高效回采保安煤柱的技术预控措施

文/张君瀚

高效回采保安煤柱的技术预控措施

文/张君瀚

为了充分利用煤炭资源，提高矿井回采率，延长矿井服务年限，山西宁武大运华盛南沟煤业有限公司结合采区的地质情况、巷道布置、支护方案、设备选型和回采工艺等实际情况，经充分论证，将综采放顶煤技术成功应用于采区保安煤柱的回采工作，提高了回采期间的安全系数和资源回收率，取得了较好的经济效益，具有一定的推广价值。

一、工作面概况

南沟煤业公司ZF302工作面西面为3602、3604工作面，上中下分层工作面（已回采），北面为六采区东翼运输巷，东面为3601、3603分层工作面及ZF301工作面（已回采），南面为3#煤运输大巷、回风大巷。

ZF302工作面长74.6m，走向长度为303m，盖山厚度54～93m，平均73m。工作面煤层赋存稳定，结构简单，直接顶为砂质页岩；基本顶为中砂岩；直接底为砂质页岩；基本底为中砂岩。煤层内局部夹1～2层炭质泥岩。

回采期间，将从上分层煤层顶板空巷和中分层煤层空巷下方通过，与煤层斜交巷道、煤岩层斜交巷道相交，并于底板岩层空巷（采区集中运输巷、采区材料车场）上部通过。见图1。

图1 工作面平面位置图

二、巷道布置及支护

ZF302工作面回采巷道沿煤层底板单巷式布置，运输顺槽、回风顺槽于原中、下分层保安煤柱间布置，与下分层工作面停采线留设7～10m宽度煤柱，开切眼与原采区东翼运输巷留设煤柱10m。

ZF302工作面两顺槽均采用梯形断面，12号钢支架支护。运输顺槽与3#煤运输大巷相接，回风顺槽与采区集中回风巷相接。开切眼采用梯形断面，配合锚网支护，上宽7000mm，下宽7400mm，高度2350mm。断面16.92m2。

ZF302工作面采用ZF4400/17/ 28型双输送机低位放顶煤液压支架，MG150/375-W采煤机，工作面前后部刮板输送机则采用SGB630/180型输送机。

三、保安煤柱回采工艺及预控措施

ZF302工作面采用走向长壁后退式综采放顶煤采煤工艺进行回采，由全部垮落法控制顶板垮落。

具体步骤如下：采煤机斜切进刀→割煤→移架→推前部输送机→放顶煤→拉后部输送机。

进刀采用端部斜切割三角煤进刀方式。基于支架上方顶煤运移速度快，变形量大,易形成松动膨胀层等因素，采取带压擦顶的移架方式，尽可能保持顶煤完整性。移架时，尽力控制顶梁下降量小于200mm，支架初撑力不得低于31.4MPa，且移架滞后采煤机后滚筒3～5m，追机作业。

采用依次从机头往机尾或从机尾往机头的顺序进行顶煤开采。放顶煤工序与割煤工序采用交替作业方式，且放煤过程中，应相互配合，严格执行“见矸收尾梁”原则，尽量避免顶煤流出刮板输送机外。

四、过空巷煤柱回采的顶板、瓦斯控制技术措施

1.回采前支护并加固空巷

为防止空巷顶板冒落，最大程度减小工作面过空巷的难度，回采前应针对不同条件空巷采取合理有效的支护方式。

（1）上分层、中分层煤层巷道，采用梯形木亲口棚加木垛支护。

（2）煤层斜交巷道采用木点柱+木垛+锚杆（索）支护。

（3）煤岩层斜交巷道对位于岩层中的部分采用碎矸石充填，同时，为了防止采煤机下陷，上部靠近煤层的800mm高度改用强度等级不低于C20的素混凝土充填，并对位于煤层中的部分位置采用标号为425#水泥按0.6水灰比配制水泥浆充填。

（4）煤层底板岩巷采用锚碇回填注浆+锚杆（索）+钢筋网支护。

2.过空巷采煤期间支护措施

（1）过空巷前应对与空巷相交的ZF302工作面相交范围进行木垛加固，保证木垛支撑有力。同时，加强空巷附近的超前支护，采用单体液压柱配合铰接顶梁的支护方式，柱距0.7m，排距0.7m，保证柱体初撑力不低于18MPa,所有单体柱穿铁靴，增加单体柱支撑强度，降低回柱难度。

（2）过空巷前严格控制采高，采煤机必须沿底板作业，不得留底煤，必要时割底板，保证工作面支架前探梁与空巷顶板有效衔接。

（3）及时超前移架、伸出前探梁强行护顶，减少支架前方冒矸量。

（4）当工作面揭露空巷后，由两端头采用短插刀快速通过，有效抑制工作面顶板大幅度下沉量；空巷内的坑木由支架前方取出，防止木柱进入工作面影响生产。

（5）取木柱前，应闭锁煤溜，并借助长柄工具将坑木及时取出放置指定地点；备足液压柱、木梁、道木、铰接顶梁、π型梁等备用材料，以供过空巷期间维护顶板使用。

3.过空巷采煤期间瓦斯控制及通风技术措施

为防止上下层空巷造成通风系统漏风、短路情况，保安煤柱回采前，应对所有空巷进行检查密闭，隔断采空区和工作面之间的联系。回采过程中，在工作面进风顺槽内通过进风孔对每条空巷进行适量配风，每班由专职测风员定时监测工作面运输、回风、原采区回风集中回风巷及空巷附近的风速、瓦斯等参数，一旦发现异常，及时汇报调度室进行处理。

五、保安煤柱回采期间矿压规律及监测措施

1.工作面矿压监测方法

采用液压支架所配BZY-60/ 60矿用数字压力表进行支架阻力测量。在工作面按上中下布置三个测区，安装数字化矿压仪，定期收集压力数据。每天统计一次端面顶板的破碎及煤帮片帮情况，并统计液压支架安全阀开启率和支架因顶板压力损坏部件等情况。

2.两顺槽数据监测

巷道围岩表面位移。在巷道中设置观测基点，每30m布置一组测点,每天观测一次,并用测杆测量顶底板和两帮的移近速度和移近量。

超前单体支柱阻力观测。利用单体支柱压力表在超前支柱支设时，观测支柱阻力的变化情况，每班记录一次。运输和回风顺槽每巷选取二根液压柱安装压力表，初始位置为距工作面15m和30m，随工作面向前推进该液压柱也随之相应前移。

3.支护质量动态规律监测

由专业技术人员对工作面支护质量与顶板动态进行监测，确认变化规律。监测工作面包括支架阻力、煤帮片帮值、梁端距、采高及端面顶板冒落等情况。两巷包括单体支柱初撑力、超前支护及巷道支护完好情况等。

数据结果显示，直接顶初次跨落距6.0m，基本顶初次来压步距14m，基本顶周期来压步距3～8m，基本顶来压强度一般为30～35Mpa，最大达38Mpa。工作面中部及机尾来压频繁且强度高，工作面机头侧受保护煤柱支撑作用，来压次数较少。

（作者单位：山西宁武大运华盛南沟煤业有限公司）

（责任编辑：周琼）