1、煤矿残煤开采研究摘要:针对煤矿残采布巷、工作面初次来压、采场支护方式、工程质量、残采单放、大倾角单放开采、开采前史料查找等问题以煤矿安全、生产、效益为目标,从实践中摸索研究、合理可行、适合安全生产的方法和途径。 关键词:残采布巷;采场支护;残采单放;大倾角单放开采 1 残采布巷要点 1.1 经济合理布巷 残煤即是采后余量,主要是水平煤柱和区间煤柱、构造复杂块段所形成的,在开采设计时应首先考虑利用现有系统巷道,少量开凿必要的岩石巷道,降低成本。 开采残煤尽量利用原有巷道,少开凿新的岩石巷道,为了减少岩石掘进巷道工程量,可把一条巷道的一定长度扩大断面,中间用挡风墙隔开,一侧做入风道,另一侧做排风道
2、。 1.2 合理确定采区尺寸 采区的设计尺寸大小,根据各井(区)的地质条件不同,设计尺寸也不同,主要考虑地质构造、煤层赋存条件和自然发火期等。 从防火角度考虑采区设计,煤层自然发火期是一个主要因素。采区的尺寸可以小一些,考虑在自然发火期内采区能够结束。采区尺寸一般是:走向 80-120m,倾斜长 30-50m 左右。工作面短回采推进度快,发火期三个月左右,可以在三个月内结束。 1.3 急倾斜煤层采区的巷道布置要点 急倾斜煤层在复采时,可以用单放采法进行回采,其采厚应以 4m-5m为宜,最大厚度不应超过 6m。 在同一个水平标高不能沿煤层顶板布置两条巷道时,入风道可以沿煤层顶板布置,回风道可以提
3、高两米沿煤层底板布置。在回采时切割煤炭可以自滑。阶段高度不能大于 10m。 这种布置方式的主要问题是两条巷道在同一标高,掘送巷道时要掌握不好,两条巷道两帮容易互相冒通,造成漏风。所以要点是必须加强通风管理和掘进巷道的工程质量,做好安全回采,才能保证残煤回收,取得较好的经济效益。 2 残煤单放采区做好预防性消防火、合理配风也较为重要 采区内旧巷、旧采迹会相应的产生高温火点必须及早处理好,旧巷露头处发黄泥板碹留管注浆,并尽可能的减少残煤采区的风量,有利于采区的消防火工作,另外,必须加强老塘管理,应将工作面上下两道后砂口放严、放齐、不能滞后,对有一氧化碳、瓦斯异常的地方一般采用中型泵留管注浆较好。
4、3 单放采区工作面能否正常推进,初次放顶的效果和初次来压的预防是关键环节 采区首次开帮后,必须搞好强制放顶工作,使顶板充分垮落,以减轻工作面的压力,防止采空区大面积空顶突然来压对工作面冲击而影响正常推进,经过实践,由西安矿二区-290 水平 02601 区、-200 水平 0201 区、9000区、9000区得知“单放”工作面初期来压一般在工作面沿采区煤层走向推进 6m12m 后到来,为此,工作面由首次开帮至初期来压之前要观察工作面顶板压力变化情况,加强工作面支护质量,放顶时要向砂帮处打好戗柱,经常检查瓦斯变化情况,采取针对性措施处理好。 4 确定经济适用、安全可靠、可行的采场支护方式 单放工
5、作面顶板支护采用单体液压支柱与 型钢梁配套使用,柱、排距经计算设计均为 1.0m,支护密度 2.5 根/m2, 型钢梁和单柱成组支护,三梁九柱为一组,棚梁间打好双劲木,每个单柱均绑好防倒链,以防倒柱伤人,实践证明这种支护方式适应了支撑顶板压力的需要,且简捷方便,整体性较好,对初期来压和周期来压起到了稳定采场的作用,使回采工艺各工序能顺利的完成。 5 加强工作面工程质量管理,确保放顶和放顶煤的顺利完成 单放回采目的就是放顶煤,所以必须有一个稳定、较可靠安全的采场条件才能顺利完成回采工艺的各个工序。工作面必须达到三直:煤帮直、溜子直、柱子直;两平:顶板平、底板平;一净:浮煤净;两畅通:上出口畅通、
6、下出口畅通。另外,工作面发现漏液柱及时更换,失效柱及时处理好,加强铺网、联网质量,发现坏网处立即补好,防止淌货,开帮时遇顶板破碎处及旧采迹、旧巷等,顶网下垫 12 块木柈以防沉网兜,且手掘串梁使 钢梁头支靠在煤帮硬壁上,成组支护,三梁九柱为一组;给棚时,单柱向砂帮随角 35,单柱上尺上线,确保初撑力达到 90KN 以上,乳化液泵站出口压力不小于 15MPa。放顶时,向砂帮打好戗柱以防悠棚,放顶煤时不准超过顶板线,发现砂帮顶板超前工作面顶板冒落,立即停止放顶煤处理好。放顶煤时,工作面砂帮出现空顶时必须强制放顶,以减少工作面的压力。 6 残采单放 (1)即单放法三种回采工艺中放煤问题。现在对单放法
7、回采工艺中如何放顶煤争论很多,现将三种回采工艺叙述如下: 第一种:最大控顶距放顶煤。 回采工艺: 准备打眼装药放炮敲帮问顶铺网打临时柱串梁扫货扶帮柱放顶煤放顶移溜子。 也就是说整条帮开完后解体(或整体)移溜子放顶前最大控顶距人工放顶煤。 第二种:最小控顶距放顶煤。 回采工艺: 准备打眼装药放炮敲帮问顶铺网打临时柱扶帮柱放顶放顶煤移溜子。 开帮后放完顶,最小控顶距放煤,从砂帮放煤直接上溜子,这是现在实际生产过程中的回采工艺,放煤后,整体或解体移溜子,适合于 30m 以下的单扒工作面。 第三种:同第二种回采工艺相同,也是最小控顶距放顶煤,只是适合于超过 40 米以上较长的单放工作面,由于工作面较长
8、,采取工作面有过渡段的形式,上(或下)边开帮,下(或上)边放煤,也就是上班开帮,下一个小班放煤,放煤与开帮分段进行。 (2)三种回采工艺的优、缺点。 第一种方法,最初的单放法,是根据单一长壁分层下行采煤法的施工和单放法在放顶煤过程中出现的一些问题,摸索出的一种采法。 优点:人工放煤,一旦穿矸,可以不上溜子,放在砂帮(最大控顶距 3.4m),这样能保证煤质,砂帮顶煤不易超过放顶线,能及时控制放煤量,以免造成砂帮顶板空,上、下两口不易滞后。 缺点:安全性差,顶煤块大时,易砸悠支架,易造成冒顶,在放顶过程中支架变形严重,放顶难,人工放顶煤,工人的劳动强度大,效率低,放顶时间长。 第二种方法是根据第一
9、种方法通过一定时期的生产实践,总结产生了这种方法,是根据第一种方法中不安全的隐患,放煤时由于压力的变化作用,支架易悠,放顶困难,工人劳动强度大,不安全因素大,产量低等原因进行改进的一种方法。 优点:控顶距缩小(最小控顶距 2.4m),支架支撑密度强度增加,安全系数有较大提高,极大地减轻了工人的劳动强度,产量高。 缺点是:易造成放顶煤时顶煤超过放顶线,造成砂帮空,易穿矸造成矸石外混,生产均衡性差,生产效率低。 第三种方法其实与第二方法相同,是在第二种方法的基础上通过生产实践进行改进,适合于 40m 以上较长的单放工作面,工作面溜子有过渡段,可以上(或下)边开帮,下(或上)边放煤。 优点:除具有第
10、二种方法的优点外,能达到均衡生产,产量高,整体推溜子或分段推溜子后砂帮扶柱上尺上线,工程质量有显著提高。 (3)三种回采工艺对“一通三防”和回采率的影响。 第一种方法回采时,不论何时都能保证有足够的通风断面,保证风速正常,但是煤质破碎后煤层吸氧量逐步增加,推进速度慢,易发火,风速稳定,煤尘堆积飞场相对减少。 因为是整条帮开完后,未移溜子放顶前均匀放煤,顶煤垮落均衡,不易穿矸,回采率相对第二、三种方法要高些。 通过以上分析论述,第三种方法经过采取一定的措施后(如顶煤厚可进行深孔爆破,煤层注水,分段推溜子),安全系数高,对工程质量影响较小,支护强度高,煤尘少,极大地减轻了工人的劳动强度,推进速度较
11、第一、二种方法快、产量高,也是生产实践中的进步。因此,可以根据顶煤的厚度,适当加大走向长度和工作面长度,配备合理的劳动组织,达到安全、稳定、高产。 (4)科学合理、均匀放顶煤,是提高煤质和回采率的有效途径。 掌握放顶煤技巧是关键;放顶煤时,应先将放煤口编成号,1、3、5 号先放,2、4、6 号后放,并交替均匀,循回反复放煤,使顶煤均匀下沉,不能一口放到见矸为止,易造成悠棚,同时对煤质管理不利,易造成放煤少、回采率低、产量少。如果使工作面支架受力均衡,保持工作面均量生产,必须在砂帮侧计划指定地点放顶煤,其它地点一律不准放顶煤,放煤口放煤后及时补好网子,浮煤扫净,使网子落地,放煤地点周围支护的棚子
12、修整完好。 7 采区投产前的资料查找工作也将对采区安全生产顺利进行起到重要的指导作用 正确的掌握残煤采区的技术资料对采区的正常生产和消防火工作将起到很重要的指导作用,实例:西安矿二区-290 水平 02601 区采区工作面沿走向推进过程中,有一条 1982 年水沙充填采法的水道,料石碹支护,由于掌握的不好,没有及时采取预防性措施,工作面漏掉局部支柱,是一次忘不掉的教训。 残煤采区有旧、空巷处就易产生高温火点,漏风是主要原因,因此,提前查找史料、查明旧巷情况,及早采取针对性措施(发黄泥板碹、注浆等),将起到预防性消防火的作用。 8 结论 总之,残煤“单放”采法一次可采高度为工作面高度 3 倍,同时也存在有落煤损失,冒落不充分,丢三角煤等问题和其它残采问题也有待于在今后的开采实践中不断总结经验,完善合理采法,摸索出更安全合理、经济的新途径。
