浅析残采矿井的采掘接替

摘要：残采矿井生产条件十分复杂，严重影响储量圈定和巷道工期，采掘接替紧张。通过分析采掘接替影响因素，采取改进工作面布置和回采工艺、增加储量、加大采面采高及推进速度、延长生产时间、合理调整采掘接替顺序等措施，实现了正常接替和安全生产，为资源枯竭矿井提供了一条采掘接替的新途径。

关键词：残采矿井 采掘接替 合理调整 增加储量 圈定储量

韩王矿煤炭资源枯竭，截止到2004年底，矿井剩余储量398.7万吨，可采储量129.3万吨，占原始可采储量的9.3%，矿井进入残采阶段，该阶段正规的采区布置已基本开采完毕，主要开采轨道、断层煤柱及上、中、下分层遗留下来的面积损失的煤柱，工作面圈定的储量少，生产时间较短，再生顶板控制难度大及断层破碎带附近压力大，过老巷、老空区较多。煤层厚度极不稳定，煤层结构复杂，含上分层垮落顶板夹矸。水文地质条件复杂，老空水严重影响采掘生产。复杂的开采条件和零星的储量分布，导致采掘接替紧张，甚至脱节。为了保证采掘接替正常，一方面在老空区里布置探巷，圈定可采储量；另一方面工作面布置灵活，在主采面附近圈定副采面，联合开采，尽可能延长回采工作面生产时间。

1 影响因素分析

残采矿井采掘接替影响因素很多，主要因素为工作面圈定储量。2004年以来，通过6年来采掘工作面接替分析，发现工作面储量、产量、生产时间变化较大，接替顺序调整次数多，巷道月进尺极不稳定。产生这些不稳定因素的原因有：

1.1 开采条件发生变化 25泵房进风巷由于受上部采空区水的影响，施工速度较慢；12073工作面受当时开采条件的影响，煤源不清，进行巷探；12101工作面受断层及采空区的影响，运输巷压力大，变化快，严重影响工作面的回采出煤。

1.2 工作面储量发生变化 21021工作面设计圈定储量2.5万吨，实际圈定储量4万吨，21022设计工作面储量4万吨，实际圈定6万吨。

1.3 开采高度的调整 矿井煤层平均6米，正常采高2米，分三层工作面进行开采，经过改变使用2.5米的单体液压支柱配合π型钢梁的合理使用，把原来的三分层改为二层进行开采，顶层沿顶板进行送巷，采高2.3米，煤厚剩余3.7米，二层沿底板进行送巷，采高2.3米，上部剩余1.4米煤厚，采用放顶煤进行回采，减少了巷道的掘进工程量，提高了工作面单产。

1.4 掘进工作面机械化程度的提高 韩王矿2008年以前，掘进工作面均为小绞车提升矿车运输，后改为SGW-30型刮板输送机进行运输，月进尺由180米提高到270米，缩短了施工工期。

1.5 优化工作面设计 25轨道煤柱回收原设计三个工作面，运输系统相对复杂，后经过优化设计改为了两个工作面，简化了生产系统，延长了单个工作面的生产时间及工作面的接替周期，缓和了接替紧张的局面。

1.6 生产系统的调整 随着矿井资源的逐渐萎缩，2008年底已无工作面可布，剩余的可采储量就是21和25轨道煤柱，对21和25轨道煤柱回采必须改变矿井的原有回风系统，设计了三段共90米的岩巷，把原来的25皮带运输大巷作为二水平的总回风巷，解放了21和25轨道煤柱21.8万吨可采储量，可以在2010年、2011年使矿井正常接替和稳产，直至顺利关井。

1.7 瓦斯和水问题的解决 技术人员和上级科研机构共同进行瓦斯突出危险区域效果评价，确定21和25轨道煤柱为无煤与瓦斯突出危险区域，在施工和技术管理上减化了程序、减少了投入。25采区排水系统原来从25回风和皮带下山排出，回采25轨道煤柱必须改变此排水系统，经过设计和比较，把排水管路改到25泵房进风巷中，解决了25泵房的排水问题，25轨道煤柱也能顺利地开采。

1.8 煤炭市场的变化 随着国民经济的增长，煤炭市场需求旺盛，煤炭价格上涨，原来经济上不可采的资源，采用先进的技术手段可以开采利用，增加了可采储量。

2 延长矿井正常采掘接替所采取的方法

2.1 增加工作面圈定储量

2.1.1 进行工作面优化设计，从而解放了资源储量。23031回采工作面（里）为早期23033工作面回采时留设的断层保护煤柱，从23033切眼到C-98断层走向长40米，倾斜长110米，经过对23031工作面里段C-98断层的进一步打钻探测，确定了此断层的准确位置，按规定留设断层煤柱后，设计了23031（里）工作面，走向长平均32米长，倾斜长110米，储量1.0万吨，经过认真地研究和分析此处的顶底板岩性和顶板实际的状态（23031工作面的直接顶板为29米厚的砂岩，属极坚硬顶板，极不容易垮落）采用后退式采煤方法，工作面上方就像有一块巨大的悬石浮在头上，工作面推进时顶板为倒悬臂梁，并且工作面回采过程中和邻近结束时极有可能大顶来压摧垮整个工作面，时刻威胁施工人员的生命安全。但如果在23033工作面采空区边缘送切眼，采用前进式开采顶板较容易垮落，但在回采过程中，从进风巷进入的新鲜风流大部分都从老塘内通过，工作面通风难以解决，通过认真分析，设计在23033采空区边缘改造开切眼，在回风巷、运输巷各送一条巷道进行进、回风，顶板又进行了强制性放顶，回采期间，工作面按照正常的后退式采煤方法进行回采，确保了安全生产。工作面圈定可采储量约1.0万吨（合计共3万吨），给矿井增加了良好的经济效益。

2.1.2 加大采高，减少送巷工程量，提高单进水平。残采期间，为了提高巷道掘进率，把工作面原来的采高2.0米增加到2.3米进行开采，使原来的三分层开采变为两个分层开采，即：顶层工作面沿煤层顶板送巷，回采期间使用2.5米单体液压支柱；二层工作面沿煤层底板进行送巷，进行放顶煤进行开采，有效地提高了煤炭产量。

2.1.3 利用主采面生产系统，圈定附近可利用资源。工作面按照正规布置贯通后，经过对工作面周围遗留的边角煤柱进一步勘察分析，工作面附近的可采煤量，利用主采面生产系统布置副工作面，将工作面周围的遗留煤圈定出来。21022工作面回风巷与开切眼贯通后，经过分析巷探，在回风巷下段西部有走向长180米，倾斜长度25米的遗留煤柱，此工作面利用主工作面的进风系统使副工作面形成独立的运输、回风系统顺利地进行了回采，增加储量约1.5万吨。

2.1.4 布置探煤巷，提高资源回收率。衰老矿井有很多采空区，对采空区的煤厚和开采年代等进行分析对比，判断某些采空区可能存在有厚度1.4～1.8米的残煤，对原1207采空区进行分析后，认定其可能有复采煤，并于2006年9～12月对其进行巷探，事实表明，其仍有可采储量约1.25万吨。

2.2 延长采面生产时间 控制工作面推进速度。矿从2010年初改变了采煤工艺，工作面采用了2.5米的单体液压支柱，加大采高，为了延长工作面的生产时间，在保证安全生产的前提下，采取了控制工作面的推进速度，提高工作面的循环产量，减少了循环次数，余更多的时间搞好质量标准化。矿25煤柱2-1工作面倾斜长度62米，循环进度1.2米，采高按照原来的1.8米，循环产量214吨，采高按照现在的2.3米，循环产量273吨，每天1个循环，该方案实施后，经计算能够满足矿井的生产需求，提高了经济效益。

2.3 合理调整采掘接替顺序 掘进工作面的机械化程度、过老乏区、巷道压力大进行维修、工作面设计优化、生产系统的调整等都有影响巷道的施工工期。因此，及时合理地调整工作面接替顺序是保证接替正常的必要条件。每月小调整，季度或半年大调整，年度对矿井的资源储量重新进行规划，以适应残采期间原煤生产的需要，延长矿井寿命。

3 结语

资源枯竭矿井、增加可采储量，合理安全开采增加资源回收研究，在韩王成功实施，取得了较好的经济效益、安全效益和社会效益，是现有地质分析和采煤方法一个重要补充，对资源枯竭矿井，加大资源回收，延长矿井寿命具有重要的指导意义。

参考文献：

[1]张海力，李文广.残采矿井巷道掘进的主要问题及对策[J].煤，2010（03）.

[2]王刚.基于Excel技术的动态接替表在残采矿井中的应用[J].中州煤炭，2010（10）.

[3]郭金陵，杜娟，李兰兰.基于目标规划的煤炭企业采掘接替计划优化[J].煤炭技术，2011（09）.