厚煤层沿空留巷工作面快速回采技术探讨与实践

厚煤层沿空留巷工作面快速回采技术探讨与实践

于海波

鄂尔多斯市中北煤化工有限公司 ,内蒙古鄂尔多斯 017000

摘要：针对厚煤层无煤柱切顶卸压沿空留巷时，各工艺施工在时间上、空间上相互影响，工作面回采速度慢的问题，以色连二矿12412工作面为工程背景，对各工艺施工顺序进行组织优化实践，优化后实践表明12412无煤柱切顶留巷工作面实现单日回采28刀，日回采距离22.4m的全国纪录，平均日回采20刀，日进16m，每日多产0.5万吨煤炭，高效的完成了煤炭产量任务。

关键词：切顶卸压；沿空留巷；工作面；

煤炭资源储量丰富，开采方式主要为留煤柱开采，造成一部分资源的浪费，但随着科技的发展，无煤柱开采逐渐成为趋势，常利军通过对切顶卸压沿空留巷开采方案进行研究，最终确定最优无煤柱组织。赵慎栋通过对综采工作面切顶卸压无煤柱围岩控制方式进行研究，控制了围岩底鼓，使得巷道成功留巷。

许多学者对切顶卸压无煤柱沿空留巷相关课题进行研究，提供了很好的参考，本文通过对厚煤层沿空留巷工作面快速回采工艺进行分析实践，提高工作面回采效率。

1 工程概况

色连二矿位于鄂尔多斯市东胜区，主要开3#、4#煤层，12412工作面为4#煤层工作面，面长为240m，设计回采长度为2890m，煤层倾角为1°，埋深为384.83m，该工作面采用无煤柱切顶爆破沿空留巷，设计留巷段长度为2750m，工作面回采过程中受无煤柱切顶沿空留巷关键工艺施工影响，工作面回采速度较慢，无法满足高产高效矿井需要，以下通过对各项关键工艺组织进行组织实践，以达到快速回采目的。

2 沿空留巷回采技术及存在问题

2.1 无煤柱切顶卸压沿空留巷关键技术

第一、顶板恒阻大变形锚索支护技术，通过恒阻大变形锚索支护顶板，为切缝爆破、工作面采动后顶板下沉控制做好基础准备，作业位置为工作面超前支护区前方；

第二、顶板爆破预裂技术，通过在回采工作面巷帮侧施工钻孔，放置炸药，对顶板预先爆破，使得顶板形成切缝，在工作面回采后，顶板能够顺利沿切缝面垮落，作业位置为工作面超前支护区前方，恒阻大变形锚索后方；

第三、工作面留巷顶板支护装备与技术，本工作面采用门式支架与“一梁四柱”单体挑棚对顶板实施动态一体化支护，作业位置为工作面后方滞后临时支护区；

第四、留巷段巷帮挡矸支护及防止漏风关键技术，挡矸支护采用36U型钢配合钢筋笆片完成，其中钢筋笆片上铺设风筒布，防漏风关键技术主要通过喷浆实现，挡矸支护作业位置为工作面处，喷浆支护位置为滞后临时支护区及成巷稳定区。图1为不同工艺作业区域划分图。

图1 不同工艺作业区域划分图

2.2 存在的问题

为快速回采，高效完成产量任务，在工作面回采过程中，关键工艺同时进行施工作业，受施工效率、空间上交叉作业等因素影响，回采速度慢，无法满足安全生产的需要。例如，工作面回采时受采动影响，工作面回风端头前方要进行单体超前支护作业，支护距离为40m，因单体数量众多，单体重量大，作业人员劳动强度高，这进一步影响了工作面高效回采，同时，单体支护作业的同时，挡矸支护也在施工，门式支架在端头液压支架侧进行作业，三类作业人员在时间上、空间上相互影响，这就造成单体支设作业效率低下，挡矸支护作业速度与工作面回采速度无法进行匹配，留巷段形成后，门式支架对顶板不能及时有效的进行支护，进而导致工作面日推进速度进一步降低，仅有15刀/天，约12m，这无法满足千万吨矿井生产需要。

3 快速回采工艺组织

顶板恒阻大变形锚索支护作业共计分为三列，此工序必须保持至少超前工作面1000m，且施工速度大于工作面回采速度，这样既能够保持作业空间不影响其他工序作业，有能够有效支护顶板；

顶板切缝爆破孔施工要超前恒阻大变形锚索施工位置至少100m，且施工速度大于恒阻锚索施工速度，采用机械化钻孔机进行施工作业，顶板切缝爆破作业施工滞后恒阻大变形锚索至少200m，且爆破位置至少超前工作面至少500m。

工作面超前段支护施工优化，为解决上述施工作业过程中的交叉作业频繁，单体施工效率低下的问题，工作面超前支护采用门式支架一体化支护，超前作业效率极大的提高，门式支架与挡矸支护在空间上互不干扰，解决了挡矸支护、门式支架不能同时作业的问题，门式支架支护作业位置为工作面超前支护区40m处，作业空间不影响其他工序施工，每天施工距离与工作回采距离相匹配。

工作面挡矸支护采用36U型棚钢筋笆片进行支护作业，作业位置为工作面端头支架处。

滞后临时支护区采用门式支架与一梁四柱单体挑棚联合支护，门式支架共计180架，支架间距为1.2m，支护最大距离为216m，而工作面留巷段采动影响距离为滞后工作面300m，因此，在门式支架搬移过后，采用一梁四柱单体挑棚进行支护，门式支架搬移及一梁四柱单体挑棚位置位于滞后临时支护区，不影响其他工序作业。如图2所示为门式支架支护示意图。

图2 门式支架支护示意图

喷浆支护作业为工作面后方50m处开始初喷，初喷厚度为50mm，在滞后工作面300m后复喷，复喷厚度为200mm，施工距离与工作回采速度相匹配。

4 有益效果

通过将工作面超前段单体支护方式改为门式支架一体化支护方式，极大的提高了工作面施工组织效率，减小了工作面回采时间，经过各个工序施工的组织实践，实现将各工序作业在时间上同步进行，空间上互不影响的效果，通过实践，12412无煤柱切顶留巷工作面实现单日回采28刀，日回采距离22.4m的全国纪录，平均日回采20刀，日进16m，每日多产0.5万吨煤炭，高效的完成了煤炭产量任务。

参考文献：

[1]张佳飞. 残煤复采综放工作面围岩控制及支架选型研究[D].太原理工大学,2018.

[2]程树奎.浅谈小煤矿破坏区煤炭资源复采回收技术[J].煤,2020,29(08):84-86.

[3]何伟卿.正益煤业11号煤层开采村庄保护煤柱设计[J].煤,2020,29(10):54-56.