无煤柱开采技术在综放工作面的应用.pdf

4河北煤炭 2 0 0 9 年第6 期 无煤柱开采技术在综放工作面的应用 王春耕 冀中能源邯矿集团公司陶一矿，河北邯郸0 5 6 0 0 1 摘 要为了提高采区的资源回收率，解决高瓦斯工作面隅角瓦斯超限的问题，通过采取 有效措施把上一个工作面的运输顺槽保留下来，作为下一个工作面回风巷，实现了综采放 顶煤工作面无煤柱开采技术。 关键词沿空留巷；无煤柱开采；隅角瓦斯 中图分类号T D 8 2 3 ．4 8文献标识码B文章编号1 0 0 7 1 0 8 3 2 0 0 9 0 6 0 0 0 4 0 2 A p p l i c a t i o no ft h en o n - c o a lC O ] U 1 T I nr e c o v e r yt e c h n o l o g yi nf u l l y m e c h a n i z e dt o pc o a lc a v i n gm i n i n gf a c e W A N G C h u n - g e n g 邯矿集团陶一矿1 9 7 6 年投产，矿井设计生产 能力3 0 万t ，a ，2 0 0 5 年核定生产能力7 5 万t ，a 。 矿井自投产以来，在回采工艺上曾进行过几次改 革，由炮采到高档普采，自1 9 9 9 年开始尝试综采 放顶煤开采技术，并获得了成功，随着矿井生产能 力的提高，开采强度的增大，资源的紧张程度越来 越显现出来。为了挖潜现有的煤炭资源，提高矿井 的资源回收率，延长矿井的服务年限，在陶一矿的 九采区9 0 9 综放工作面和9 11 综放工作面进行了不 留阶段煤柱的开采实践，取得了成功。 1 工作面概况 陶一矿9 0 9 和9 11 综放工作面位于九采区的下 部，下山的南部。工作面走向长6 5 0m ，倾斜长为 1 3 0m 。工作面开采煤层为2 4 煤，2 煤层赋存稳 定，单斜构造，煤层厚度稳定在4 ．0m 左右，在距 煤层顶板2 ．8m 左右处发育一层粉砂岩夹矸，厚 o ．2m 左右，其下部煤厚1 ．2n l 左右，煤层倾角在 1 3 。左右。工作面直接顶为炭质泥岩，厚度1 ．9m ， 灰黑色，泥质胶结，含植物化石，层理发育；老顶 为细砂岩，厚度1 6 ．4m ，灰色，泥质胶结，含石 英，局部呈互层状；直接底为细粉砂岩，厚度1 ．3 m ，深灰色，含煤线和植物化石，老底为中细砂 岩，厚度3 ．7 2m ，灰白色，以石英为主，含黄铁 矿。工作面水文地质条件复杂，顶板跨落后有大量 顶板砂岩水涌入，最大涌水量达到2 3 0m 3 ／h 。工 作面煤层瓦斯含量较高，瓦斯相对涌出量达1 0m ，／ m i n ，属高瓦斯地区，煤尘无爆炸性，煤层无自然 发火倾向。 2无煤柱开采的可行性 无煤柱开采是一项新兴的开采技术，此项技术 是通过采用沿空留巷或沿空掘巷的方式来实现的。 过去沿煤掘进巷道均为架棚巷道，支护强度低，采 用沿空留巷技术实现无煤柱开采比较困难，但是随 着煤巷锚网索联合支护技术的推广，加大了煤巷围 岩的支护强度，沿空留巷效果得到保证，从而使得 采用沿空留巷技术实现无煤柱开采成为现实。 3 巷道布置及生产工艺 3 ．1 巷道布置 九采区为下山采区，采区的3 条下山均布置在 煤层中，9 0 9 和9 1 1 工作面位于下山的南翼，采区 的下部。工作面顺槽沿走向布置，切眼沿倾向布 置，顺槽和切眼均沿煤层顶板掘进。工作面运输巷 距上一区段运输巷1 3 0m ，平行布置，工作面配副 巷距上一区段运输巷3 0m ，平行布置，上一区段 万方数据 2 0 0 9 年第6 期河北煤炭 5 运输巷在回采过程中采取措施进行沿空留巷，作为 工作面的回风巷，切眼垂直于运输巷，斜长1 3 0 m ，与上一区段沿空留巷贯通。巷道断面如下运 输顺槽高2 ．7m ，宽4 ．5m ；配副巷规格为高2 ．6m ， 宽3 ．4m ；上一区段运输巷沿空留巷后的规格可达 到高1 ．8 m ，宽2 ．2 m 。工作面采用“w ”型通风方 式，工作面配副巷作为运料巷兼作回风巷，沿空留 巷只作为回风巷和瓦斯排放巷。 3 _ 2 生产工艺 工作面采用综采放顶煤开采工艺。工作面按走 向长壁后退式方法进行回采，支护采用Z F2 4 0 0 ， 1 6 ／2 4B G A 轻型放顶液压支架，排头架为Z P T 2 8 0 0 ，1 6 ／2 4 A ，落煤采用M G2 0 0 3 7 5W 型 双滚筒摇臂式割煤机，运煤前输送机型号为S G Z ／ 2 2 0 型，后输送机型号为S G Z ／1 1 0 型，顶板采用 全部跨落法管理，煤层一次采全高。机组割煤高度 2 ．2m ，放顶煤厚度1 ．81 1 1 ，工作面采放比1 0 ．8 1 。 机组工作方式采用斜切式进刀，割煤方式采用 单向割煤，机组往返一次进一刀。工作面放顶煤应 按照自上而下的顺序进行，采用单轮顺序放煤法， 工作面一刀一放，放煤步距为6 0 0I n i n 。 4 无煤柱开采中的几个关键问题 4 ．1区段运输巷沿空留巷技术 沿空留巷效果的好坏，直接关系到无煤柱开采 能否成功。随着煤巷锚网索联合支护技术的成功推 广，巷道的支护强度得到很大提高，为沿空留巷成 功奠定了很好的基础。首先从运输巷掘进期间就要 为留巷作准备，巷道掘进采用锚网支护，顶锚杆采 用高强度带纵筋螺纹钢锚杆，三趟锚索补强支护， 锚索长度7 ．1 5m ，上帮锚索向上，下帮锚索向下倾 斜1 0 0 ，并且向回采方向倾斜1 0 0 。回采期间围 岩应力变化比较复杂，根据现场开采条件，结合河 北工程大学分析了沿空留巷的应力和位移特点，并 进行了离散元数值计算，模拟了回采情况，认识到 回采过后巷道顶板形成了一种“悬臂梁结构”，出 现了应力集中区，需对此区域进行加强支护。因此 在回采过程中，采取了以下措施①在综采支架后 立柱以里的采空区侧，沿锚索正下方打双排密集点 柱，点柱直径不小于1 6c m ，长度2 ．5m ，优质松 木；②穿插密集点柱，每隔6m 打1m 2m 的长 木垛。木垛用一般杂木即可；③回采方向2 0m 内 超前支护，前1 0m 内采用3 趟铰接顶梁，后1 0m 采用木梁，间距1m ；④加强管理，安排专业队伍 打密集点柱、木垛，并负责卧底出货。 4 ．2 无煤柱开采技术 九采区工作面为下行开采，1 2 9 0 7 工作面采完 后，运输巷进行沿空留巷，留下的巷道作为1 2 9 0 9 工作面的回风巷；1 2 9 0 9 工作面采完后，运输巷进 行沿空留巷，留下的巷道作为1 2 9 1 l 工作面的回风 巷。这样在两个相邻区段之间不需留设阶段煤柱， 实现了采区工作面无煤柱开采，多回收煤炭8 ．5 万 t ，采区的回采率得以大幅度提高。 4 ．3 工作面过空硐技术 工作面回采过程中，运、副巷及上沿空留巷都 必须超前于工作面煤壁加强支护2 0m ，配副巷距 煤壁2 0m 内支设3 趟单体支柱进行加强支护，单 体支柱必须穿柱鞋。回采过程中，由于有配副巷的 存在，配副巷处要求托顶煤进行回采，而掘进时 是沿顶掘进的，配副巷处两个支架上要用杂木棚严 背实，尤其是两帮要背死，防止配副巷上下两帮片 帮造成支架前梁空顶。 4 ．4 高瓦斯工作面瓦斯防治技术 在以往的开采实践中，九采区南翼回采工作面 绝对瓦斯涌出量均在5m 3 ，m i n ，最高瓦斯涌出量 1 5m 3 ，r a i n ，为高瓦斯工作面，工作面上隅角经常 出现超限现象。9 0 9 和9 1 1 工作面采用沿空留巷实 现无煤柱开采后，工作面的污风一部分经过配副巷 进入总回风巷，一部分经过沿空留巷进入总回风 巷，同时隅角的瓦斯经过上一个工作面的采空区得 到扩散，杜绝了高瓦斯工作面隅角的瓦斯超限。 5结语 通过采用沿空留巷，实现了综放工作面无煤柱 开采技术，使得区段之间不再留设阶段煤柱，资源 回收率得到大幅度提高。另外，在工作面副巷正常 布置的同时，上个工作面的运巷采取了沿空留巷 技术，把工作面运巷沿采空区留下来，下一个工作 面回采时与留巷贯通，作为下个工作面的瓦斯排 放巷，彻底解决了下山南翼高瓦斯工作面隅角瓦斯 超限的问题，保证了安全生产。此项技术在资源枯 竭的高瓦斯矿井具有较好的推广应用前景。 作者简介王春耕 1 9 6 8 一 ，男，河北肥乡人．采煤工 程师，冀中能源邯矿集团公司陶一矿副总工程师。 收稿日期2 0 0 9 0 7 ～2 0 ；编辑毛志国 万方数据 无煤柱开采技术在综放工作面的应用无煤柱开采技术在综放工作面的应用 作者王春耕， WANG Chun-geng 作者单位冀中能源,邯矿集团公司陶一矿,河北,邯郸,056001 刊名 河北煤炭 英文刊名HEBEI COAL 年，卷期2009，““6 被引用次数0次 相似文献10条相似文献10条 1.期刊论文 李金辉.Li Jinhui 相邻工作面间无煤柱开采沿空留巷法初探 -山西焦煤科技2008,““3 长壁工作面之间都留有一定宽度的安全煤柱,造成煤柱损失;在一定条件下,实行无煤柱开采,具有明显的经济和社会效益.镇城底矿22117与22115工作 面原设计以一断层为界,经过掘探,未发现该断层,可采用沿空留巷的方法进行无煤柱开采.本文论述了在煤层具有自燃发火倾向的条件下实施沿空留巷的 方法及技术关键. 2.期刊论文 纪绍思.黄初宪.张辉元 沿空留巷技术在土城矿无煤柱开采中的应用 -矿业安全与环保2005,32z1 介绍了沿空留巷技术在土城矿的应用情况,通过配合表面位移观测和加强支护措施,使沿空留巷技术获得成功,说明沿空留巷技术在土城矿无煤柱开采 中不仅技术上可行,而且还能获得较好的经济效益. 3.期刊论文 任启兴 沿空留巷技术在土城矿无煤柱开采中的应用 -煤炭技术2005,2410 土城煤矿通过配合表面位移观测和加强支护措施,使沿空留巷技术获得成功,说明沿空留巷技术在土城矿无煤柱开采中不但技术上可行,而且还能获得 较好的经济效益. 4.期刊论文 庄文平 实行无煤柱开采,合理开发煤炭资源 -龙岩师专学报2004,223 通过对福建煤矿实行无煤柱开采难重点的分析,结合我省煤层地质特征和生产现状,阐明回采工作面采用沿空留巷开采技术,实行无煤柱开采以达到合 理开发我省煤炭资源的目的. 5.期刊论文 王自宏 无煤柱开采技术实践 -矿业安全与环保2010,37z1 在沿空留巷和沿空掘巷中,进行了矿压和围岩的观测研究工作,初步掌握了沿空掘巷和沿空留巷矿山压力的显现规律.实践证明,无煤柱开采是合理开 发利用煤炭资源、提高回采率、降低掘进率、减少巷道维护费、提高技术经济效益的有效措施之一,是在开采工艺上的一项重要改革.在条件合适的煤层 要积极推行无煤柱开采技术. 6.期刊论文 李志峰 无煤柱开采沿空留巷防止漏风的安全技术措施 -黑龙江科技信息2007,““10 无煤柱开采技术已广泛被应用,它是一项提高回采、减少掘进工程量、保证接续、提高工效、降低成本的即安全又经济的有效开采工艺.但为减少漏 风稳定系统、抑制自燃发火要采取一些技术措施. 7.期刊论文 刘胜利.刘永生 沿空留巷技术在坚硬顶板巷道中的应用 -科技风2010,““8 山东华源矿业集团正泰煤业公司通过对沿空留巷围岩应力及变形的分析配合矿压观测及加强支护等措施,使沿空留巷技术在坚硬顶板采区顺槽中获得 了成功,对我公司这样资源紧缺的老矿井非常重要的,具有重大意义. 8.期刊论文 黄平.HUANG Ping “Z“形采煤综采工作面沿空留巷 -煤炭技术2010,291 双鸭山矿业集团公司双阳煤矿在2008年对3721综采工作面采用了沿空留巷,该工作面共留巷540 m,留后6个月开始复用.在2007年11月～2008年4月,对 3721综采工作面沿空留巷进行了矿压观测.观察结果表明,留巷的断面尺寸和支护状态完全符合使用要求. 9.期刊论文 刘胜利.赵德国 沿空留巷技术在坚硬顶板巷道中的应用 -山东煤炭科技2007,““3 经过对掘进期间、回采留巷期间、复用期间三个阶段的矿压观测,其顶底板移近量分别为95mm、150mm、57mm,总计302mm;两帮的移近量分别为 105mm、187mm、90mm,总计382mm.确保了巷道复用时净高达2.1m以上;净宽达2.6m以上,满足了下个生产面的回风、运输、行人的要求. 10.期刊论文 王红伟.梁科举 金昌煤业运输下山无煤柱开采护巷技术 -中州煤炭2010,““9 金昌煤业公司在运输下山采煤工作面开采过程中因顶板涌水较大人为形成2个工作面,沿倾向依次推进时存在问题.根据现场实际情况,分析了充水水 源和充水通道,查明矿压变化周期,并制订了措施方案.实践证明,利用编织袋装煤垛墙与以往沿空留巷支架相比,支架下沉量小,错开高压来压作用时间,使 运输巷沿空留巷破碎的围岩区形成较稳定的低压区,固结承压效果明显,巷道维修次数明显减少. 本文链接 授权使用西安科技大学xakjdx，授权号865f17cc-45c6-42f8-bb04-9e40016d8072 下载时间2010年12月2日