复杂地质条件下多分层煤层安全经济开采实践

复杂地质条件下多分层煤层安全经济开采实践

蔡畅

1.皖北煤电集团 钱营孜煤矿，安徽 宿州 234000

一、引言

钱营孜煤矿东 一采区，西以F17断层为界，东以DF200断层为界，浅部以3₂煤层风氧化带下限为界，深部以3₂煤层-650m等高线为界，倾向长2360m左右，走向宽2180～2725m，可采储量为941万吨。采区内煤层厚度1.30～4.15m，平均煤厚2.41m；受煤层地质结构及断层影响，煤层夹矸厚度变化较大，夹矸层厚在0.2～3.8m，其中夹矸厚度大于1.0m的占采区储量的近1/3。如图1所示。

图1 东一采区煤层地质图

二、已开采情况

东一采区于2012年4月开始回采，目前已回采了3个工作面，分别是E3₂11里、E3₂13外和E3₂11外段工作面，共生产原煤约270万吨，采出矸石约70万吨，目前采区剩余储量约600万吨。开采存在问题如下：

1.配采作用不够。东一采区工作面初期定位即为配采区，但是从实际回采的3个工作面看，配采作用发挥不够，影响了矿井产能的稳定和生产接替的有序，尤其是E3₂11外工作面夹矸厚度达1m以上，跟顶回采仅回采0.8m厚煤层，无法实现配采。

2.经济效益较差。通过分析回采的3个工作面看，夹矸的厚度造成工作面回采矸石量大，E3₂11外工作面里段初采期间灰分高达60%以上，经济效益差；且由于大面积破矸造成综采设备磨损严重，材料费用投入巨大。

3.万吨掘进率高。受夹矸分步的区域影响，前期仅回采了E3₂11里工作面和E3₂11外工作面，回采原煤249万吨，共掘进巷道5460m，万吨掘进率为22m/万吨。后期回采E3₂11外工作面和E3₂11里工作面需沿空进行二次掘进，给顶板管理、掘进效率、生产接替均带来较大影响。

4.影响矿井有效产量。矿主井提升能力一定，做到最有效提升，方能实现矿井效益最大化，E3₂11外段工作面初采期间跟煤层顶板回采，矸石量大，影响矿井有效产量，且升井的矸石受环保影响，处理困难。

5.安装拆除次数多。已回采的3个工作面，回采原煤270万吨，安装拆除次数达6次，同矿井其他工作面比较，效率低。

三、主要科技创新

针对东一采区开采存在的问题，结合E3₂11外段工作面煤层及夹矸覆存情况（煤层上分层厚1.2m，夹矸2.0m，下分层厚2.2m，前期掘进跟顶施工），通过分析、论证，对该工作面实施跟下分层煤层开采：

工作面中间段回采下分层煤层；工作面两端头跟两巷顶底板进行回采；两巷内煤底较厚时，适当卧底，保证巷道高度不大于3.8m。

通过实践，取得了很好的经济效益。关键技术有：

1.刹车跟下分层回采。针对工作面安装及前期回采跟上分层开采的实际，通过刹车进入煤层下分层开采，逮住中间夹矸；关键是带压移架、提高初撑力及减少空顶时间等方式，通过近30m的推进，控制了中间夹矸，实现了夹矸作为直接顶。

2.加强防灭火管理。鉴定上分层煤层遗落至采空区，防灭火任务重的特点，通过控制推进度（每月不低于40m）控制；割煤后，上下隅角及邻近支架后方及时洒阻化剂；增加上下隅角垛煤袋的频次，提高垛煤袋封堵的质量，并将隅角相邻的5架支架架档封堵严实，减少向采空区的漏风量等方式，实现了开采期间的安全推进。

3.两巷人工超前卧底。由于掘进期间跟顶施工，为减少两端头的三角煤，最大限度的提高资源回收率，采取超前两巷卧底方式，两巷超前卧底平均不低于1.0m，为工作面面内平直创造了条件。

四、客观评价

（一）提高了经济效益。通过E3₂11外段工作面实施下分层煤层回采，大大增加了工作面内的煤层平均有益厚度，由1.2m增加至2.2m，增加了83%，大大提高了工作面原煤产量，改善了煤质，增加了效益。

图2 E3₂11外段工作面初期剖面图

图 3 E3₂11外段工作面后期剖面图

（二）减少了矸石采出量，增加了主井的有效提升量，降低了地面工业广场环保工作的压力，实现了绿色开采。

（三）有效缓解生产接替。在当前矿井二水平推进速度较缓，西三采区准备滞后的情况下，经济开采东一采区，对缓解矿井生产接替有重要意义；同时通过开采下分层，可实现后期准备工作面连续开采，即降低了万吨掘进率，又减少了工作面安装拆除的次数。

五、应用情况及取得的效益

以E3₂11外段工作面前、后期的回采情况进行比较：

（一）产量、效益

（二）减少了设备的磨损。通过开采上分层和开采下分层进行分析比较，每月节省材料费用2.9万元，开采下分层以来，共计节省材料费用16万元。

（三）托伪顶开采后，工作面内煤厚增加了83%，大大提高了回采效率。

（四）推广前景

通过E3₂11外段工作面回采下分层煤层的实践，为我矿开采其他复杂地质条件的工作面提供了经验。在回采东一采区内剩下的E3₂13里段工作面、E3₂12工作面和E3₂14工作面时，可根据煤层内夹矸发育情况进行调整，开采上分层或下分层，能够实现连续开采，避免跳采，安全、经济效益可观。

作者简介：蔡畅（1980-），男，安徽宿州人，大学本科学历，工程师

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