煤矿复采开采技术研究与实践

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【摘 要】当前我国煤矿平均资源回收率仅能达到30%，还不到世界先进水平的50%，其回收节能潜力非常巨大。因此，结合矿井实际情况，采取合理的技术措施进行矿井复采，有效提高煤矿平均资源回收率，对提高煤炭开采经济效益，降低煤矿企业煤炭开采综合成本等，具有非常重要工程应用研究意义。

【关键字】矿井复采；煤炭回收率；延长服务年限

开滦集团公司荆各庄矿1196F综采工作面位于一水平东一采区，工作面两巷均布置在实体煤中，支护形式为架棚支护，断面为10.5m2，棚距500mm，工作面走向长度平均277m，倾向长度平均98m，工作面采用66组ZY3200-13/32型掩护式液压支架支护，工作面平均煤厚7.37m，煤层倾角3～10°，平均6°，直接顶为9m厚的粉砂岩，顶板比较稳定，底板为碳质泥岩。该工作面北部为1192Ⅱ采空区1194EⅡ采空区，南部为1190运煤巷、1190联络巷，西部为1194EⅡ采空区、1194Ⅰ采空区、1194Ⅱ采空区、1196Ⅰ采空区、1196Ⅱ采空区，东部为F3断层防水煤柱。该工作面瓦斯的绝对涌出量为0.29m3/min；二氧化碳的绝对涌出量为0.75m3/min；煤尘爆炸指数为44.17%；煤层自然发火期为2个月。

1、复采技术方案的比选

进行矿井煤层复采时，为了确保井下煤炭资源回收作业具有较高的安全可靠性和节能经济性，应根据煤层实际特性，合理选择复采方案并优选先进的机械化采煤工艺设备。目前，残煤回收领域通常采用壁式开采煤法、柱式采煤法以及充填式采煤法等三种方法。其针对荆各庄矿1196F综采工作面现状和特性，经过仔细研究和比选论证后，决定采用壁式采煤法。

2、工作面出口支护方式的选择

（1）工作面选用66组ZY3200-13/32型掩护式支架进行支护。

（2）工作面上下端头支护

在结合工作面实际地质和截面等因素后，经综合计算分析工作面上下端头决定采用HDJA-1200型金属铰接顶梁和DW25-250/100（或DW31.5-200/100）单体液压支柱配套进行综合支护，其梁距设计为450±50mm，机头机尾上方控顶区采用双楔铰接梁方式保证插齐椭圆销，并用大锤打上劲到适当部位。在支架边至铰接金属顶梁间加卧一块长×宽×厚（3000×170×160）mm3的硬方木或1/2φ180×3000mm3半圆木，一板至少配置三柱，并配合DW25-250/100（或DW31.5-200/100）单体液压支柱进行综合支护，以确保硬方木随推采往前串，以满足现在回采需求。

（3）上、下出口支护

在支架安装过程中，上、下出口超前工作面煤壁约4～10m时应提前替回金属拱型支架，并采用长×宽×厚（3000×170×160）mm3的硬方木或1/2φ180×3000mm3半圆木，并配合DW25-250/100（或DW31.5-200/100）单体液压支柱及HDJA-1200双楔金属铰顶接梁沿工作面打走向托梁。单体液压支柱必须按照要求打在硬方木或半圆木与HDJA-1200双楔金属铰接顶梁相交点的正下方，并沿上、下出口各进行3趟，若巷道因受到动压影响较大时可在3趟后加打一趟托梁[2]。

3、煤矿复采技术现场安全管理措施

3.1现场顶板管理

（1）减压区应采取以护顶为主、支次之的综合支护方案；压力集中区则以支撑为主，并结合卸压槽、硐等辅助方式进行综合管理。

（2）在煤矿回采过程中应及时探明和分析工作面的特性情况，并制定有针对性的改进方案和治理对策。

（3）对于矿井作业区域内如果存在伪顶、伪底和顶底煤等问题时，均应按照三软进行对待，同时应根据实际情况加大支护密度和强度。

（4）工作面严禁超高采煤，严格跟煤底推采，撇底煤时，支柱必须穿铁鞋。

（5）加强工作面两端头、上下出口和两巷超前维护，确保出口高度不低于1.8m，宽度不小于0.7m。

（6）回采过程中，机组割煤后，支架前梁必须及时伸出顶至煤壁，支架及时拉超前，如果有冒顶、偏帮危险时，及时做好超前板维护好上顶。

（7）采面回采过程中，如遇铁活，必须及时回出，机组过采空区必须慢行，防止割铁活伤人。

3.2防治水

（1）根据采空区积水量，合理圈定出“三线”范围，回采时，必须按排水设计配齐排水设施，保证排水畅通。

（2）工作面发现有透水预兆（挂汗、空气变冷、出现雾气、水叫、顶板淋水加大、顶板来压、底板鼓起或裂隙出现渗水）时，必须停止作业，撤出人员及时汇报调度室。

（3）发生水害事故时，应认真分析判断灾情，迅速向调度室汇报，及时向可能受危及区域的人员发出警报通知，在加强防护、保证自身安全的前提下，积极妥善地组织挽救工作。

3.3防瓦斯

（1）加强通风管理，确保工作面正常需用风量。严禁无风作业和微风作业。

（2）加强瓦斯检查和监测。瓦检员必须认真履行“一炮三检”和瓦斯牌板制度，及时掌握工作面回风流、回风隅角、高冒区瓦斯浓度的变化情况。回采工作面回风隅角要悬挂一台瓦斯监测报警仪，并处于常开状态，对工作面瓦斯进行监测。

（3）当局部瓦斯积聚时，应及时向瓦斯积聚的地点加大风量，稀释并排除局部积聚的瓦斯。

3.4防灭火

（1）加强管理，使采空区少残留浮煤，使底板不遗留浮煤，并使上下顺槽可燃物料及时回收。

（2）由于采区最易发火的地点为停采线、煤柱，所以工作面停采后，要及时进行永久性封闭，实行预防性注浆防火。

（3）认真做好堵漏工作，隔绝老塘供氧条件，加强密闭施工质量，设专人经常检查，发现问题及时处理。

（4）必须按规定进行通风阻力测定，控制我矿的通风负压和采区回收工作面进回两端的负压差，不超过规定以减少矿井内部煤柱和采空区漏风。

（5）合理调配风量，杜绝瓦斯和热量积聚，采用均压防灭火能降低压差，减少漏风，达到抑制自燃的目的。

（6）回收干净工作面上下顺槽的棚子、支架，使巷道冒落压实，减少漏风和聚热点。

（7）利用火区监控设备，定期对采空区密闭附近进行气体、温度检查，以及早发现火情，提前采取措施。

4、结语

4.1经济效益

（1）1196F工作面在进行相应规划设计和防护处理后，成功实现了煤炭复采回收，共采出煤炭资源24万多吨，若按原煤单价为400元/吨进行估算，可以为煤矿企业带来约9600万元的经济效益。

（2）1196F工作面开采了5个多月时间，在矿井接续极为紧张的不利情况下，进一步延长了矿井服务年限，从而为矿井接续赢得了缓机。

（3）为矿井其它采区复采积累了丰富经验，打下了良好基础。

4.2社会效益

结合相应的技术措施，煤矿实施矿井复采回收，不仅可以有效提高煤矿资源的综合回收率，同时还可以减少矿井出煤量，能够延长矿井的综合服务年限，提高煤矿企业煤炭开采的经济效益和市场综合竞争力。矿井复采的优势可以大大增加煤炭回收资源量，且开采成本低、经济效益较高。1196F工作面成功复采，为我公司以后的综采工作面复采开采提供了经验，对于其他局、矿类似工作面复采开采亦具有一定的借鉴意义。