无煤柱开采技术实践
无煤柱开采技术实践
王自宏
(云南省兴云煤矿,云南富源655500)
摘 要: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。
关键词:煤矿;无煤柱开采;实践
中图分类号:TD82 文献标志码:C 文章编号:1008-4495(2010)S1-0021-02
收稿日期:2010-06-08
作者简介:王自宏(1967 ),男,云南曲靖人,采矿工程师,1989年毕业于昆明冶金高等专科学校采煤工程专业,现任云南省兴云煤矿矿长兼总工程师。
无煤柱开采一般可使采区回采率提高10%~20%,有的甚至提高25%~30%。沿空掘巷可使巷道维护条件得到不同程度的改善,应用沿空掘巷使回采巷道维修量降低25%,巷道掘进率降低5%~10%,沿空留巷可使掘进率降低25%~33%,局部可达40%。
由于无煤柱开采可减少煤炭资源损失,特别是对容易自燃的煤层能很大程度地消除自然发火根源,降低瓦斯涌出有明显作用,能使风流中的瓦斯含量减少30%~50%。
1 沿空掘巷
1.1 基本原理
在回采工作面两侧煤体边缘,存在比原应力低的应力降低区,而且在回采工作面推进并经过相当时间以后,此区仍能稳定并长期保存下来,处在这个区域中的巷道承受矿山压力较小。在这个区域掘进的巷道,支架所受载荷较小。
沿空掘巷就是沿已稳定的采空区边缘或与采空区之间留小煤柱布置巷道,在该巷道掘进时,相邻采空区岩层活动相对已经停止,其回采期间引起的应力重新分布也趋于稳定,此时,沿空掘巷的巷道处于应力降低区,有利于巷道的维护。沿空掘巷可使采区回采率提高10%~15%,缓倾斜煤层中应用沿空掘巷技术经济效益十分显著,因此,在缓倾斜煤层中应积极推广沿空掘巷。
1.2 沿空掘巷滞后时间的选择
从巷道维护的观点,沿空掘巷具有较大的优越
性,随着煤层厚度和倾角的加大,在现有的支护材料形式的基础上,其优越性更为突出。在兴云煤矿已得到实践,但是,采用沿空掘巷选择合适的滞后时间是十分必要的,而顶板达到稳定的距离与顶板岩石的性质、煤层厚度和采高,以及工作面长度、地表至工作面垂深等因素有关。因此,必须根据具体的煤层和开采技术条件,测定压力稳定区,确定沿空掘巷的滞后时间。沿空掘巷施工滞后时间的确定从理论上讲,必须建立在老空区上覆岩层趋于稳定,再生顶板重新胶结的基础上,因此采后掘巷的时间间隔越长越好。兴云煤矿采掘接替为沿空掘巷创造了足够的时间,这就决定了沿空掘巷滞后上区段回采工作的时间可达2a 之久。
工作面两侧支承压力从开始到向煤体深部转移和均匀,有一个时间过程。因此,要使采空区边缘开掘的巷道掘进后保持稳定,必须在时间上避开应力增高区,即沿空掘巷相对于上区段的回采工作面有一个合理的滞后时间。经兴云煤矿9079回风巷观测沿空掘巷合理滞后时间为3个月至1a ,为了确保沿空掘巷试验成功,有目的地采用协调开采,结合兴云煤矿采掘接替,90711回风巷沿空掘巷的滞后时间确定为2a 。1.3 基本方式
在已回采结束的采煤工作面下运输巷采空区边缘,留3m 小煤柱后平行于老巷重新掘进下区段的回风巷,小煤柱不起支承顶板的作用,而重点是防止老采空区串矸和防止采空区瓦斯涌出。
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2 沿空留巷
在 、 类坚硬顶板煤层工作面中,利用上下块段相邻工作面的巷道,在上块段回采期间,在采空区侧采用单体液压支柱配 型钢长梁沿巷道走向布置成双排托棚维护采后巷道,将其作为下块段工作面的进风巷使用,支护长度为自煤壁伸入老巷中30~ 60m,60m以里采用11#工字钢梯形双胞棚把单体支架托棚换掉,棚距1m,单体支架以备工作面向前推进后向前循环使用,清除巷道中的矸石,维护巷道作为下块段工作面的运输巷。
图1中90219采用沿空留巷,工作面能减小巷道掘进工程量30%,500m巷道走向长度,20m的区段煤柱,2m采高可回采煤炭资源26410t。为采煤工作面的接替赢得了时间,特别适用于接替紧张的
采区。不存在区段煤柱,
大大提高资源回采率。
注: 距煤壁30~50m段由于采空区压力异常,采用单体液压支柱配 型梁架设走向托棚,一梁三柱支护; 距煤壁30~50m以里,伸入采空区段压力趋于稳定区采用木棚或工字钢梯形棚替换下单体柱托棚,并清除沿空留巷中矸石,下帮背实防止串矸。
图1 90219工作面沿空留巷
3 改进采煤方法
改进采煤方法,减少面积损失,并实现边角残煤的安全回采,最大限度地减少煤炭资源量的丢失。
1)利用调采,摆工作面运输机机头方式,使工作面呈微仰斜推进,减小工作面串矸追人,甩开工作面采空区压力,提高回采边角煤资源量。
2)针对 L 形工作面,实行扇形旋转回采,减少煤柱,减少搬家次数,对提高资源回采率有明显的效果。
3)采至采区最下区段最后一块工作面时,工作面煤壁回采推进至80m左右时,停止工作面回采,维护好工作面,变下运输巷为工作面支设好支架后沿煤层反倾斜方向仰斜开采,最大限度回收采区煤层上下山煤柱,实现无煤柱开采,仅11710工作面就实现多回采煤柱煤量8816,t实现了矿井生产、安全、优质、低耗、高回采率、高效率的目的。
4)针对工作面不规则开采实际,采取穿采、带采、反采等多种形式布置采煤工作面,并将工作面尽量布置在煤层风氧化带边缘,最大限度地开采回收边角煤。2008年通过带采多回收煤炭3.1万;t通过反采进行资源回收,采出煤量1056;t穿采断层遗留区域,采出煤量9156t。
5)采用对拉工作面减少区段煤柱。图2中90113采用对拉工作面能减小巷道掘进工程量30%,按300m巷道走向长度,20m的区段煤柱计, 2m采高可回收煤炭资源15960t
。
图2 90113对拉工作面布置图
4 结束语
实践证明,对无煤柱开采的不同方式及其适应条件进行研究,选择合适本区的无煤柱开采方式,组织试验,推广时要由点到面,对试验中出现的问题要及时进行分析,制订有针对性安全技术措施,结合具体的煤层赋存和开采技术条件分析预测其经济效益,对当前不可再生资源最大限度的利用和开展节能环保工作具有重要意义,对实践使用无煤柱开采技术有着广阔的前景。
(责任编辑:吴自立)
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