窄煤柱高瓦斯厚煤层滑移支架放顶煤开采技术

摘要：本文简述了龙煤集团鹤岗分公司益新煤矿，窄煤柱高瓦斯厚煤层滑移支架放顶煤开采技术所取得的成果和效益，并探索滑移支架开采工艺的发展方向

关键词：窄煤柱 厚煤层 开采技术

益新煤矿位于鹤岗矿区东北部，行政区属鹤岗市东山区管辖。 井田南北走向长6.5公里,东西平均倾向宽2.77公里,面积为18.0272平方公里 。井田内共有断层203条，其中垂直断距20～50米的106条，大于50米的58条; 203条断层中可靠的93条，较可靠的104条，可靠和较可靠的占97%，不可靠的6条，生产当中实见的小断层则更多。煤层厚度薄厚不均，因地质构造复杂薄煤层多为不可采，厚煤层也多为块段小煤层赋存复杂， 所以厚煤层开采方法受到很大限制，不适合厚煤层综合机械化放顶煤开采，发挥不出机械化厚煤层的生产能力。受构造影响常规的分层开采巷道掘送又非常困难。因此该矿对于地质构造复杂区域厚煤层开采，先后采用了π型钢梁放顶煤、悬移支架放顶煤、滑移支架放顶煤等开采技术。

益新煤矿位于鹤岗矿区东北部，属于地质构造复杂、煤层瓦斯含量高有煤与瓦斯突出危险的高突矿井。针对我矿煤层赋存复杂、瓦斯含量高、煤层松软、矿压大、支护困难的实际情况，制定出切实可行的采掘巷道布置设计方案、一通三防管理和安全高效的滑移支架放顶煤开采技术 。其主要做法是：

一、为减少矿压巷道采用小煤柱布置减少巷道压力减少巷道的维护支护成本和工资投入并多回收煤炭资源。

例如益新煤矿225采煤队开采的三水平北二石门后部区15#右二段。采区概况：该区走向长400米，倾斜长105米，储量58.8万吨。煤层厚度平均为10米，煤层倾角平均为280，煤层节理层理发育，直接顶板为粉砂岩，厚度1.12米，老顶为细砂岩，厚度为5.86米，底板粉砂岩，厚度为5.32米。该煤层绝对瓦斯涌出量为3.5M3/MIN,发火期为180天。本区15#层已开采两个分层，开采时间为1997―1998年，上部旧区为三水平北二石门后部区15#层右一段于2008―2009年开采结束。沿空掘巷是提高煤炭采出率,同时免于集中应力对支护影响的有效途径。如图所示：由于该区域矿压大支护困难风道布置为与上段机道留设煤柱为5米沿空掘巷，支护采用U形钢铁棚挂网喷碹联合支护，解决了矿压大对巷道破坏掘进速度慢的问题，留设5米煤柱沿空掘巷比以往区段间留设15米煤柱及原始应力区掘送巷道相比，其优点：

1、巷道变形小，躲过了应力集中的高峰值区，区段煤柱15米是应力集中的高峰值区，巷道变形严重，通过实测巷道两帮的移近量在400mm―1000mm,窄煤柱掘送巷道两帮移近量在50mm―100mm。因此沿空掘巷减少巷道维护成本和工资投入，沿空掘巷与邻区左一段机道相比(左一段机道开采前由于巷道变形严重，断面由4.2米宽缩小到最窄处2.1米宽，满足不了运煤、通风和行人的需要，因此对整条巷道进行了恢复)节约了巷道的维修，每架U形钢铁棚成本2210元，其它材料费为863元，工资费为每米850元，综合成本节约了4475.5元×400米≈179万元。

2、提高了掘进速度，左一段机道在掘送期间每月进度为60―70米，沿空掘巷每月进度为100―120米，减少了工期，也减少了采煤期间对采煤工作面两巷的维护，缩短了接续面准备期，延缓了采面的接续时间。

3、提高了煤炭的回收率，煤炭资源为不可再生资源，沿空掘巷也是提高煤炭回收率的措施之一，与15米煤柱相比多回收煤炭资源4.8万吨，按市场价550元计算可增收2640万元的经济效益，利润在1000万元以上。

二、简化瓦斯与煤尘治理工程，降低了一通三防的成本投入。该区域为全风压上行通风，采面绝对瓦斯涌出量为3.5M3/MIN，属于高沼气工作面，在瓦斯治理工作上应优先考虑进行瓦斯抽放，初采期间配风量390M3/MIN。

1、防治瓦斯：由于该区本煤层上部开采了两个分层，邻区上段开采结束，风道为窄煤柱布置。随着采煤工作面不断开采，采空区的不断冒落，上道保安煤柱也不断垮塌与上段采空区连通，采面的大量瓦斯将漂移的上段采空区内，上段采空区成为储存地点。达到了通过自然条件治理瓦斯的目的，降低了瓦斯治理的难度，相对来说降低了瓦斯的绝对涌出量，该区的配风量由开采初期390M3/MIN降到240M3/MIN，增加了开采安全可靠性。和其他区域原始煤层开采抽放治理瓦斯相比，节省了人力、物力和工程投入，简化了瓦斯治理工程，如若按井下使用SKA-303移动抽放泵，电机功率为90kw/h每天的电费消耗为9×24h×22.5元×30d=14.58万元，该区将开采13个月，可节约电费189.54万元。

2、防治煤尘：在右二段开采前，对右一段进行了预防性灌浆，灌浆水通过右一段采空区及顶分层采空区对该区煤体进行湿润，增加煤层的可放性，由于该煤层的层理节理发育透水性好，一段采空区的积水绝大部分已经本煤层吸收，通过掘进和开采时的实践钻探，采空区不存在大量积水，降低了采煤工作面的开采时的煤尘，在防治煤尘工作上减少很多程序。与煤层高压注水增加煤层可放性和防尘相比，降低了成本投入和节省了电费，高压注水泵2BZ-40/12电机50kw计算，开采该区域可节省电费105.3万元。

3、防灭火管理：为防止右二段开采期间右一段发火影响右二段开采，故在右二段开采前对右一段进行预防性灌浆，并在工作面软帮喷洒阻化剂，采面上下两道打孔注MEA防灭火剂，对上段采空区放水钻孔下U型管进行隔绝，防止向采空区供风发火。通过以上各项措施防火效果明显，开采期间没有发生发火引火，保证了安全生产。

三、支护安全可靠，操作简便的滑移支架的放顶煤工艺。BDY并联顶梁液压支架由两个支撑梁和四个单体支柱组成，具有支架的初撑力高、稳定性好、支护强度高、运输安装方便快捷、操作简单、降低工人的劳动强度等优点。与π型钢梁放顶煤相比还简化了采煤工序，尤其是在开采松软煤层时其前探梁可及时护顶防止硬帮抽漏顶，并且可减少职工的搬运单体戗帮的工作。在开采实践过程中得到职工干部的一致认可。

窄煤柱厚煤层滑移支架放顶煤开采，无论是在开采工艺、顶板管理、一通三防管理都有其优越性，适合地质构造复杂，断层发育的厚煤层小块段，并最大限度的发挥滑移支架的安全、可靠支护的特点。 综上所诉，窄煤柱厚煤层放顶煤开采发展前景可观，适合广泛推广。

参考文献

[1]杨孟达.煤矿地质学.煤炭工业出版社,2000.

[2]徐永圻.煤矿开采学.中国矿业大学出版社,2000

作者简介：

王继仁：(1975-)， 男，工程师，1996年毕业于抚顺煤炭工业学校，现任鹤岗益新煤矿二采区主任工程师。