优化巷道布置 提高煤炭资源回收率

摘要： 本文结合灵新煤矿矿井实际，介绍了如何采取多项措施以提高煤炭资源回收率。

Abstract： Combined with the actual situation of Lingxin Coal Mine， the paper states the measures to improve the recovery rate of coal resources.

关键词： 巷道布置；煤炭资源回收

Key words： drift layout；recovery of coal resources

中图分类号：TD82 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）32-0054-02

作者简介：刘锡州（1962-），男，宁夏青铜峡人，现任神华宁夏煤业集团公司灵新煤矿副总工程师，研究方向为采矿工程及矿井防灭火研究。

0 引言

煤炭资源是不可再生资源，如何科学合理地开采煤炭资源，提高煤炭资源回收率，使煤炭资源开发合理、有序，走向可持续发展之路已成为当前我国煤炭资源开采急需解决的重要问题。

神华宁煤集团灵新煤矿属于碎石井矿区，区内主要含煤岩层系为早、中侏罗系延安组，共含煤37层，煤层总平均煤厚27.79m，含煤系数为7.8%。由上而下编号17层，主要可采煤层5层（二、六、十四、十五、十六号煤），平均总厚度为19.56m，主要可采煤层含煤系数为6.1%。区内开采的煤种属于特低灰、特低硫、特低磷、较高水分的不粘结煤。现开采六、十四、十五、十六号煤层为中厚煤层。截止2011年12月31日，矿井保有资源储量（111b+122b+333）29638.75万吨，除去局部可采煤层以及暂不能利用储量，实际期末保有资源储量剩余17045.2万吨。

1 优化采区设计，减少区段煤柱

灵新煤矿于1985年12月开工建设，矿井共设计7个采区，2010年通过优化采区设计，将原设计的六、七采区优化合并为新六采区，扩大采区走向长度和工作面倾斜宽度，采区合并后，工作面走向长度由原来的1500m增加到3600m，减少了采区之间的井筒保护煤柱和采区隔离煤柱，既提高了矿井生产能力，可多回收煤炭资源120万吨。

2 克服地质构造带及周边小窑影响，合理布置工作面

灵新煤矿四、五采区回采工作面由于受古小窑破坏和地质构造的影响，无法布置正规工作面回采，我们通过优化设计，将四采区L4406工作面和L4306工作面，五采区L5114工作面采用“刀币形”布置（图1），对L5115综采工作面采用“马鞍形”布置（图2），工作面倾向长度由57米变更为280米，提高了煤炭资源回采率，多回收了煤炭资源82.61万吨。

3 加强探测，回收三角煤

磁窑堡向斜轴走向近南北，北窄南宽两翼不对称。西翼：倾角12～14°，东翼：倾角41～80°。灵新井田东部以磁窑堡向斜轴为界主采西翼煤层。为了多回收煤炭资源，在四采区+1115m石门处施工探巷，探明磁窑堡向斜轴的具置，在L4506机巷于磁窑堡向斜轴之间布置了L4706工作面，多回收煤炭资源7.88万吨。

4 改变工作面风巷方位，布置不等长工作面

复杂的地质构造严重影响了五采区上区段工作面的回采率。基于下区段煤炭资源回采率的研究，灵新煤矿对工作面的设计方案进行了充分的技术论证、分析和方案对比，甄选出最佳实施方案。对L5314综采工作面风巷改变方位角，采用不等长布置，工作面回采过程中随工作面倾斜长度的变化不断增、减工作面支架及刮板输送机框架，多回收煤炭资源23万吨。

5 加强矿压观测，合理留设煤柱尺寸，减少煤柱损失

通过矿压观测，结合矿井生产的实际情况，探索矿井矿压显现的分布规律，根据煤层群联合开采的矿压显现规律，将下分层巷道布置在应力降低区。从理论上讲，在应力降低区内，巷道越靠近采空区，压力越小，煤柱损失越小。根据近几年的开采经验，优化巷道支护方式及支护形式，将区段隔离煤柱由原来的30m减少为15m。

6 积极采用沿空留巷新技术，减少区段煤柱

沿空留巷和沿空送巷是上世纪煤炭开采的新技术，由于受开采条件限制，一直未广泛推广。为提高煤炭资源回收，我矿安排专人到其他矿井学习，引进沿空留巷技术和设备，在四采区L4406工作面机巷采用沿空留巷技术，将L4406工作面机巷保留下来作为下一区段L4606工作面风巷，减少了区段煤柱留设，多回收了煤炭资源8万吨。

7 加大设备投入，优化设备选型，实现中厚煤层一次采全高

综采设备的选型对提高煤炭资源的回收起着决定性的作用，设备选型不当容易造成综采工作面丢煤或破顶、破底开采。在工作面开采前，灵新煤矿根据地测科提供的地质资料，合理选择综采支架和采煤机，实现中厚煤层一次性采全高，杜绝因设备选型不当造成的丢煤现象。

8 排除开采巨大水患，为老空下煤层开采奠定基础

由于四采区综采工作面受上覆二号煤老窑采空区积水影响，通过走访毗邻的磁矿老矿区，并对地表范围内的各类开采遗迹进行调查和资料收集，确定了工作面顶部老空区及浅部露头附近古小窑的确实存在性，预计古小窑内有积水量，严重威胁四采区煤炭资源的正常回收，通过物探技术确定积水边界，在井下利用钻探的方式对古小窑内的积水井下探放。在L4306、L4406工作面累计施工钻孔182个，钻深7650.84m，累计钻孔疏放水量约187万m3，现四采区综采工作面已安全开采过老空区，确保了煤炭资源回收利用，多回收煤炭资源184.49万吨。

9 积极探索河下采煤新技术，实现西天河下无煤柱开采

西天河是井田范围内唯一常年地表径流，属季节性河流。枯水期西天河的流量为40～60m3/h，丰水期（雨季）流量达到260m3/h，下暴雨发生洪水的流量为11880～15000m3/h，持续时间6-8小时，水头高度2米。西天河河床底与侏罗地层不整合接触，河床距基岩面的厚度5米，在基岩顶面上有砾石层，砾石层厚0.1～0.2米，砾石层含水，砾石层以上是风积砂岩，遇水以后成泥，容易变形，导水性差，含水极少。

在综采工作面采空区上方布置两个覆岩破坏观测孔，在工作面上方布置一个采前补勘对比孔。应用JCD-2型井下彩色电视系统对工作面采空区上方的两个覆岩破坏观测孔及工作面上方采前补勘对比孔进行观测。通过对1个采前对比孔和两个采后观测孔所进行的钻孔冲洗液漏失量观测及彩色钻孔电视观测结果进行分析，得出结论如下：首次确定了碎石井井田灵新煤矿综采的垮落带高度为15.31～20.65m，冒采比为5.7～9.4，导水裂缝带的高度为41.42～56.03m，裂高采厚比为18.9～20.8。工作面的基岩柱垂高约为69～119m，距西天河的最小垂距为89m，是工作面距西天河最近的地方，为了安全起见，在基岩柱垂高小于79m的块段（50×145m2）内实行限厚开采，使得防水安全煤岩柱尺寸能够完全满足《规程》的要求。在基岩柱垂高为79～119m的块段内，开采厚度允许不超过最大采厚2.8m，保证了西天河水体不会受到破坏。

通过实施西天河下不留设煤柱开采的试验，结合三下采煤技术，加强了矿井资源储量回收，提高了采区回采率，累计在西天河下开采出煤量41.09万吨，在公路下采出煤量18.56万吨，合计在“三下”采出煤量59.65万吨。

10 结束语

几年来，通过对煤炭资源的现场加强管理和利用，改变回采工艺方式，合理减少区段煤柱尺寸，积极引进新工艺、新设备，使几年来多回收的煤炭资源达到485万吨，煤炭资源回采率大幅提升。

参考文献：

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