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曹家溝礦井煤柱安全回收的實(shí)踐

文檔作者：李同榮1 楊峰文檔來源： 1．霍州煤電集團(tuán)昶元煤業(yè)有限公司 2．中國礦業(yè)大學(xué)		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時間： 2022年12月10日
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114 能源技術(shù)與管理 2012年第3期
doi：10．396 issn．1672—9943．2012．03．o47
曹家溝礦井煤柱安全回收的實(shí)踐
李同榮1，楊峰
(1．霍州煤電集團(tuán)昶元煤業(yè)有限公司，山西鄉(xiāng)寧042100；2．中國礦業(yè)大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院，江蘇徐州221008)
[摘要] 曹家溝礦井資源枯竭后進(jìn)入了回撤階段，根據(jù)具體條件，通過對煤柱回收階段的巷
道布置、采煤方法、安全管理等方面的合理設(shè)計，曹家溝煤礦在煤柱回撤階段取得
了較好的技術(shù)及經(jīng)濟(jì)效益。其做法對于相似條件的礦井具有較好的應(yīng)用價值。
[關(guān)鍵詞] 煤柱回收；采煤方法；安全管理
[中圖分類號]TD823．87[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]B [文章編號]1672-9943(2012)03 1 14一O3
1 礦井基本情況
曹家溝礦井井田南北長2．37 km，東西寬
2．12 km，面積3．668 4 km 。經(jīng)三次技術(shù)升級改造，
礦井生產(chǎn)能力由21萬t／a提升至100萬t／a，該礦
歷經(jīng)11 a開采，井田內(nèi)資源已經(jīng)枯竭，礦井進(jìn)入
回撤結(jié)束階段。
目前曹家溝礦井剩余可采儲量為43萬t，全
部為大巷煤柱、采區(qū)巷道與各回采工作面留設(shè)的
煤柱。
采區(qū)皮帶巷與采區(qū)軌道巷留設(shè)的煤柱寬度為
50 m；采區(qū)皮帶巷與左翼工作面留設(shè)的煤柱寬度
為45 m；采區(qū)軌道巷與右翼工作面留設(shè)的煤柱寬
度為45 m。結(jié)合礦井實(shí)際情況，煤柱回收范圍確
定如下：①西(右)部邊界：位于采區(qū)軌道下山巷向
右30m處、以0。方位施工煤柱回收軌道巷1 100m
到設(shè)計位置；②東(左)部邊界：位于采區(qū)皮帶下山
巷向左30 m處、以0。方位施工煤柱回收皮帶巷
1 290 m到設(shè)計位置；③北部邊界：以采區(qū)集中變
電所退后20 m為北部邊界；④南部邊界：以礦界
南部煤柱邊界為界。
2 地質(zhì)特征
2．1 地質(zhì)構(gòu)造
井田區(qū)域構(gòu)造位置處于祁呂賀山字型構(gòu)造東
翼外帶的西緣，洪洞縣龍門正弦狀構(gòu)造中細(xì)坪一
公峪一山頭凹一梨凹里向斜中段軸部，羅云山壓
扭性斷裂西側(cè)。受區(qū)域構(gòu)造的影響，井田整體呈向
南偏東傾斜的單斜，在此背景上，疊加有軸向呈北
北東一北西向展布的開闊平緩的褶皺和北北西走
向的迭瓦狀壓扭性斷層，受此影響，地層呈波狀起
伏，產(chǎn)狀變化較大，傾角3。～5。左右。
根據(jù)兩側(cè)相鄰工作面在回采過程中揭露情
況，煤柱回收工作面地質(zhì)構(gòu)造簡單，不會揭露較大
的隱伏構(gòu)造，對煤柱回收工作影響不會太明顯。
2．2 主要含煤地層情況
井田內(nèi)含煤地層主要為太原組和山西組，山
西組含1 、2 、3 三層煤，太原組含5 、6 、8 、9 、
10 、11 六層煤，主要可采煤層為11 煤層。全區(qū)穩(wěn)
定可采，平均厚度為2．81 m，煤層傾角30-5OO其偽
頂為粘土質(zhì)泥巖，厚度0．2～04 m，節(jié)理發(fā)育，易冒
落；基本頂為粉砂巖，局部夾薄煤層，節(jié)理不發(fā)育。
直接底為砂質(zhì)泥巖及粘土質(zhì)頁巖，平均厚度
12．27 m，節(jié)理中等發(fā)育。
2．3 水文地質(zhì)
曹家溝礦井所屬水文地質(zhì)單元為龍子祠泉
域。礦區(qū)地貌屬低山丘陵區(qū)，以黃土垣、梁、峁為
主，沖溝發(fā)育，各溝谷均為雨季排洪通道，為季節(jié)
性河流，雨后洪水能及時流走。主要含水層自上而
下為第四系砂礫含水層、石盒子組砂巖裂隙含水
層、山西組砂巖裂隙含水組、太原組石灰?guī)r巖溶裂
隙含水組、奧淘系中統(tǒng)峰峰組石灰?guī)r巖溶裂隙含
水組。井田煤層處于02靜水位線以上，不帶壓，
影響11 煤開采的主要為上覆K2灰?guī)r含水層。該
含水層含水較弱，且經(jīng)過大面積開采，已基本疏
干，對煤柱回收影響較小，礦井水文地質(zhì)條件屬簡
單型。預(yù)計回采期間的涌水量6-8 m ，最大為
12 m m。
2．4 瓦斯、煤塵、煤層自然發(fā)火情況
曹家溝礦井主要可采煤層為1 1 煤層，平均
厚度為2．81 m，2008年瓦斯鑒定結(jié)果：相對涌出
量為2．28 m3／t、絕對涌出量為1．38 m3／min，屬低瓦
斯礦井；煤塵具有爆炸危險性，屬Ⅱ類自燃煤層，
煤塵爆炸指數(shù)為33．89％，無自燃發(fā)火期。
2012年第3期 李同榮，等曹家溝礦井煤柱安全回收的實(shí)踐 115
3 開采方法
3．1 設(shè)計方案比較和選擇
曹家溝礦井井下資源回收主要以煤柱回收為
主，其煤柱回收工作面順槽巷長度1 100 m，工作
面長度110 m，其中，包括過空巷3 120 m，過水倉
1個，配電室1個，過風(fēng)橋3個，結(jié)合煤柱回收工
作面實(shí)際生產(chǎn)條件情況，制定了兩個回收設(shè)計方
案，一是回采中遇風(fēng)橋直接通過，不另行施工切
巷；二是回采過程中不過風(fēng)橋，遇風(fēng)橋退后另行施
工切巷。
通過綜合分析，尤其是從安全方面考慮，方案
一較方案二減少搬家次數(shù)，非正常作業(yè)較少，于安
全生產(chǎn)有利；風(fēng)橋維護(hù)制定專項(xiàng)維護(hù)措施后充填，
從技術(shù)手段上可保證安全生產(chǎn)需要。采用方案一。
3．2 采煤方法
煤柱回收工作面采煤方法采用綜合機(jī)械化走
向長壁一次采全高，全部垮落法管理頂板E 。
(1)采煤工藝。工作面采用MGTY一250／600—
1．1D型雙滾筒可調(diào)高采煤機(jī)落煤，工作面溜子選
用MGZ一764／630型刮板輸送機(jī)，順槽運(yùn)輸選用
SZQ一730／75型轉(zhuǎn)載機(jī)和ssJ—lOOO／2型皮帶。
(2)頂板管理及支護(hù)。工作面端頭支護(hù)使用
特制端頭支架E ，配合單體支柱及仃梁進(jìn)行維護(hù)，
上、下端頭沿放頂線按要求支設(shè)封口柱E 。
正、副兩巷超前維護(hù)使用單體支柱配合短仃
梁進(jìn)行維護(hù)，要求超前支護(hù)距離單排不小于20 m，
雙排不小于10 m，柱距為1 m，排距為1．8 m，距煤
壁不小于0．8 m。要求超前支護(hù)單體支柱必須全部
穿鞋，短 梁垂直巷道布置，且全部使用防倒裝
置連鎖。
(3)回采工作面支護(hù)設(shè)計及支架設(shè)計選型。
根據(jù)11 煤工作面頂?shù)装鍘r性、煤厚、礦壓等，工
作面選用ZY3200—18／37型兩柱排擠式支架。支架
主要參數(shù)為：支撐高度1 800～3 700 mm，支架中心
距1 500 mm，支架初撐力2 607 kN，支架工作阻力
3 200 kN，支護(hù)強(qiáng)度0—64 MPa，底座比壓1．18—
1．24 MPa，支架質(zhì)量13 000 kg，泵站額定供液壓力
31．5 MPa。
支架承壓計算：
Ps=72．3Hm+4．5厶p+78．9Be一10．2N-62．1
式中，風(fēng)為額定支護(hù)強(qiáng)度下限，kN／m ；Hm為
采高，取2．8 m；Lp為基本頂周期來壓步距，取
27 m；Bc為控制寬度(端面距加頂梁長度)，4．09 m；
Ⅳ為填充系數(shù)，取1．2。
則Ps=0．572 MPa
支架支護(hù)強(qiáng)度最小為0．64 MPa>0．572 MPa
根據(jù)驗(yàn)收結(jié)果，所選支架ZY3200—1 8／37掩護(hù)
式支架滿足支護(hù)需要。根據(jù)煤層頂?shù)装鍘r性，1 1
煤頂板為砂質(zhì)泥巖，底板為石英砂巖，所選支架也
可滿足要求，不會出現(xiàn)支架下陷現(xiàn)象。
(4)工作面最大、最小控頂距及放頂步距。1 1
煤工作面選用ZY3200—18／37型掩護(hù)式支架，最大
控頂距為4 540 mm，最小控頂距為3 940 mm，放
頂步距為600 mm。
(5)勞動組織、作業(yè)方式、循環(huán)進(jìn)度和正規(guī)循
環(huán)個數(shù)。勞動組織按三八制作業(yè)方式進(jìn)行，兩班生
產(chǎn)，一班檢修，0點(diǎn)班和8點(diǎn)班各3個循環(huán)，4點(diǎn)班
2個循環(huán)，1 d 8個循環(huán)。
3．3 巷道布置情況
曹家溝礦井煤柱回收范圍內(nèi)原有巷道兩條，
即采區(qū)皮帶巷、采區(qū)軌道巷。為回收煤柱，新施工
巷道兩條，即煤柱回收皮帶巷和煤柱回收軌道巷。
4條巷道均布置在11 煤層中。其中煤柱回收軌道
巷與采區(qū)軌道巷間距30 m；采區(qū)軌道巷與采區(qū)皮
帶巷間距50 m；采區(qū)皮帶巷與煤柱回收皮帶巷間
距30 m。煤柱回收工作面切巷長度1 10 m(礦井邊
界末瑞聯(lián)巷作為切巷)。
煤柱回收工作面巷道均采用矩形斷面，錨網(wǎng)
梁索聯(lián)合支護(hù)。順槽巷道凈寬為3 400 mm，凈高
為3 000mm，毛寬為3 600mm，毛高為3 100mm。
巷道沿煤層頂、底板掘進(jìn)。
煤柱回收切巷，巷道凈寬為5 800 mm，凈高
為3 000 mm，毛寬為5 900 mm，毛高為3 100 mm，
巷道沿煤層頂、底板掘進(jìn)。
3．4 開采順序
煤柱回收巷工作面采用由里向外后退式順序
推進(jìn)。
4 礦井安全回撤階段的生產(chǎn)系統(tǒng)
煤柱回撤工作面的通風(fēng)采用機(jī)械壓入式通
風(fēng)，通風(fēng)方式為兩進(jìn)兩回，即煤柱回收軌道巷、采
區(qū)軌道巷為進(jìn)風(fēng)巷，采區(qū)皮帶巷、煤柱回收皮帶巷
為回風(fēng)巷，在煤柱回采過程中通過施工調(diào)節(jié)來調(diào)
整工作面風(fēng)量，煤柱回撤前期按一采、一掘進(jìn)、一
泄水巷考慮。
回收煤柱期間分4次調(diào)整運(yùn)輸系統(tǒng)，確保煤
柱回撤期間的正常生產(chǎn)，運(yùn)料主要以絞車配合無
116 能源技術(shù)與管理 2012年第3期
極繩絞車進(jìn)行運(yùn)輸，每回撤300 m移尾輪一次，回
收結(jié)束后安裝1部25 kW絞車進(jìn)行運(yùn)輸。
根據(jù)回收煤柱采區(qū)供電系統(tǒng)擬定的原則，結(jié)
合井下回收煤柱采區(qū)供電現(xiàn)狀，回收煤柱期間供
電系統(tǒng)分別調(diào)整3次，確保煤柱回撤期間的安全
供電。
煤柱回收工作面回收期間排水系統(tǒng)分兩個階
段，確保了煤柱回撤期間的排水需求。
掘進(jìn)期間壓風(fēng)采用32 m 移動式螺桿空氣壓
縮機(jī)，硐室內(nèi)安裝2臺壓風(fēng)機(jī)，1臺使用，1臺備
用。1臺壓風(fēng)機(jī)可服務(wù)3個掘進(jìn)頭。
煤柱回收正副巷、皮帶機(jī)頭、乳化液泵站、變
電所、水倉處、各部皮帶機(jī)頭都必須配置礦用隔爆
電話；采區(qū)內(nèi)各輸送機(jī)、各部絞車之間，采煤機(jī)與
工作面輸送機(jī)之間，都必須有安全可靠的信號聯(lián)
系。礦井安裝了KJ90NB煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控監(jiān)測
系統(tǒng)。
5 安全保障措施
(1)在瓦斯管理上。加強(qiáng)通風(fēng)系統(tǒng)管理，防止
瓦斯積聚、瓦斯超限和引燃引爆，加強(qiáng)停電停風(fēng)管
理。
(2)在煤塵管理上。一是建立健全防塵責(zé)任
制；二是灑水管路按規(guī)定接好三通和閥門，定期沖
洗巷道；三是堅持放炮使用水炮泥，嚴(yán)格按規(guī)定安
裝放炮水幕；四是回采工作面嚴(yán)格按規(guī)定使用機(jī)
組內(nèi)外噴霧，否則嚴(yán)禁生產(chǎn)；五是各放炮地點(diǎn)必須
在灑水管末端安裝“四位一體”裝置；六是綜掘工
作面必須配備灑水管路及靜化水幕，并安裝內(nèi)外
噴霧裝置；七是工作面必須嚴(yán)格使用除塵風(fēng)機(jī)；八
是各采掘工作面巷道及設(shè)備要建立定期清掃煤塵
制度，防止煤塵堆積。
(3)加強(qiáng)火工品和放炮管理，杜絕放炮事故
的發(fā)生。加強(qiáng)煤塵自燃預(yù)報工作，防止煤塵自燃事
故發(fā)生；加強(qiáng)防治水工作管理，確保排水管路、排
水設(shè)施到位。
(4)特殊安全技術(shù)措施。對原有空巷進(jìn)行維
護(hù)加固，回采過程中過風(fēng)橋維護(hù)采用錨索配合礦
工鋼支護(hù)，對水倉底板進(jìn)行充填搗實(shí)后用混凝土
澆灌，以防在回采推進(jìn)過程中支架底座下陷。
6 礦壓監(jiān)測分析
(1)新掘巷道礦壓監(jiān)測分析。受原采空區(qū)影
響，巷道兩幫移近量最大值為15 mm，頂?shù)装逡平?
量為40 mm；掘進(jìn)期間頂板沒有發(fā)現(xiàn)有離層現(xiàn)象；
隨機(jī)抽查頂、幫錨桿錨固力，合格率均達(dá)到設(shè)計要
求。
(2)回采期間巷道礦壓監(jiān)測分析。在回采期
間，超前支護(hù)段內(nèi)巷道變形量為：新掘巷道兩幫的
移近量最大值為310 mm，其中左、右兩幫移近量
分別為160 mm和150 mm，頂?shù)装遄畲笠平繛?
450 mm，其中頂板下沉量為150 mm，底鼓量為
300 mm；原采區(qū)巷道兩幫的移近量最大值為
260 mm，其中左右兩幫移近量分別為150 mm和
110 mm，頂?shù)装遄畲笠平繛?10 mm，其中頂板
下沉量為130 mm，底鼓量為180 mm。在回采期間
通過對頂板和兩幫補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)，確保了回采期間的
安全生產(chǎn)。
7 經(jīng)濟(jì)效益分析
在采區(qū)巷道和原回采工作面留設(shè)的煤柱中間
施工了煤柱回收的正副巷，煤柱回收工作面的長
度由50 m增加到110 m，多回收資源量26萬t；遇
風(fēng)橋直接推進(jìn)，減少搬家次數(shù)，少掘進(jìn)巷道440 m，
多回收資源量2．4萬t；采用綜采工藝，提高資源
回收率，回采率達(dá)到了90．7％，減輕了職工的勞動
強(qiáng)度，確保了安全回撤。
8 結(jié)論
曹家溝礦井煤柱安全回撤方案在技術(shù)上是切
實(shí)可行的，經(jīng)濟(jì)上是合理的，采用的回采工藝適合
礦井的實(shí)際情況，采取的措施保證了回撤工作的
安全順利。曹家溝礦井在煤柱回撤上做到了精采
細(xì)采，回收率高，成本低，安全可靠，為相似礦井的
煤柱回撤提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)，具有較好的推廣前景。
[參考文獻(xiàn)]
[1]彭少桂，劉國華，應(yīng)福生．淺談橋二煤礦井筒煤柱的回
收[J]．江西煤炭科技，2010(2)
[2]張?zhí)烊唬簵澚?，王悅勇．煤柱回收可行性分析[J]．中
國礦業(yè)，2010，19(6)
[作者簡介]
李同榮(1965一)，男，工程師，現(xiàn)任霍州煤電集團(tuán)鄉(xiāng)寧
昶元煤業(yè)有限公司總工程師，長期從事生產(chǎn)技術(shù)和管理工
作。
[收稿日期：201卜1O—O5]

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