楊義　李華沖

摘要：煤炭開采企業(yè)面臨生產(chǎn)系統(tǒng)龐大，但可開采的煤炭?jī)?chǔ)量卻很少的困境，因此，多數(shù)企業(yè)都從煤炭資源回收角度考慮對(duì)其進(jìn)行回采，主要方法是重新對(duì)煤柱工作面進(jìn)行布置和回采。文章在總結(jié)闡釋煤柱工作面回采特征、煤柱工作面回采礦壓特征、圍巖控制及空巷加固方法的基礎(chǔ)上，探析了煤柱工作面回采的關(guān)鍵技術(shù)與壓架預(yù)防措施，并探索性地提出了改進(jìn)措施與建議。

關(guān)鍵詞：煤柱工作面；回采關(guān)鍵技術(shù)；壓架預(yù)防；煤炭開采企業(yè)；礦壓特征；圍巖控制 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TD822 文章編號(hào)：1009-2374（2015）01-0155-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0078

煤炭開采企業(yè)經(jīng)過多年的發(fā)展基本都要面臨一個(gè)問題，就是生產(chǎn)系統(tǒng)非常龐大，但可開采的煤炭?jī)?chǔ)量卻很少的困境。因此，多數(shù)企業(yè)都從煤炭資源回收角度考慮對(duì)其進(jìn)行回采，主要目的之一就是為了提高煤炭礦井的資源利用效率，試圖更大幅度地延長(zhǎng)礦井使用年限；主要方法是重新對(duì)煤柱工作面進(jìn)行布置和回采。實(shí)踐證明，該種方法對(duì)進(jìn)一步提高煤炭礦井利用率、煤炭?jī)?chǔ)量有限情況下提高煤炭產(chǎn)量發(fā)揮了重要作用。為保證煤柱工作面回采的安全，筆者就煤柱工作面回采過程的關(guān)鍵技術(shù)作簡(jiǎn)要的總結(jié)與探討。

1 煤柱工作面回采特征及生產(chǎn)作業(yè)組織

1.1 煤柱工作面回采生產(chǎn)特征

煤炭工作面回采不同于首次開采，主要區(qū)別在于回采的工作面切眼較短，因此多采用中部斜切進(jìn)刀技術(shù)回采，先后往返一個(gè)來(lái)回割煤一刀完成一個(gè)循環(huán)。煤炭工作面回采過程中的前半部分割煤與后半部分放煤是分開進(jìn)行的，滿足一刀一放要求，并且回采過程中工作面人員作業(yè)的相互干擾大大減少?；夭蛇^程中的循環(huán)次數(shù)要多于首次開采，一個(gè)圓班推進(jìn)可以達(dá)到十二刀，最高時(shí)還可以達(dá)到十六刀。

1.2 煤柱工作面回采生產(chǎn)組織

首先，檢查煤柱工作面通風(fēng)系統(tǒng)情況，檢查改進(jìn)通風(fēng)系統(tǒng)，想方設(shè)法加大工作面的通風(fēng)量；其次，檢查煤柱工作面空巷的漏風(fēng)情況，盡量減少工作面空巷的漏風(fēng)量，旨在滿足煤柱工作面回采過程中的風(fēng)量需要。

1.3 煤柱工作面回采生產(chǎn)保證措施

煤柱工作面開采多使用轉(zhuǎn)載機(jī)，其橋身可利用長(zhǎng)度一般為10.5米，簡(jiǎn)言之，就是一天縮一次皮帶機(jī)尾只能滿足十三個(gè)正規(guī)循環(huán)連續(xù)推進(jìn)，而煤工作面正?；夭煽梢赃_(dá)到十二個(gè)循環(huán)，最高可以達(dá)到十六個(gè)循環(huán)之多。因此，為了更好地滿足煤柱工作面回采生產(chǎn)需要，需要采取以下措施來(lái)保證生產(chǎn)的正常進(jìn)行：第一，交叉作業(yè)方式生產(chǎn)；即生產(chǎn)作業(yè)與檢修作業(yè)相互交叉進(jìn)行，間隔約兩個(gè)小時(shí)，在完成兩個(gè)生產(chǎn)循環(huán)進(jìn)尺后由檢修班進(jìn)行一次的縮皮帶作業(yè)。第二，在回采割煤過程中最好機(jī)頭甩刀、機(jī)尾臨時(shí)多進(jìn)刀二者同時(shí)進(jìn)行。

2 煤柱工作面回采礦壓特征、圍巖控制及空巷的加固

2.1 煤柱工作面礦壓呈現(xiàn)特征

如前所述，煤柱工作面回采具有切眼短、割煤推進(jìn)速度快等特征。結(jié)合筆者多年的煤柱工作面回采現(xiàn)場(chǎng)礦壓觀察、實(shí)測(cè)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于煤柱工作面基本頂斷裂的發(fā)生較礦壓要滯后一些，煤柱工作面礦壓具有以下顯著特點(diǎn)：（1）周期來(lái)壓步距比較長(zhǎng)；（2）來(lái)壓強(qiáng)度比較大，動(dòng)載系數(shù)比較高；（3）來(lái)壓時(shí)中部礦壓呈現(xiàn)較為劇烈等。同時(shí)，在回采作業(yè)過空巷期間，平行空巷群對(duì)基本頂?shù)钠茐挠绊戄^大，其可能改變破斷步距，導(dǎo)致基本頂超前工作面數(shù)米提前發(fā)生斷裂。

2.2 煤柱工作面回采圍巖控制

煤柱工作面回采過程中過空巷情況較多，是開采難點(diǎn)，需要進(jìn)行控制；依據(jù)空巷揭露時(shí)工作面和空巷圍巖結(jié)構(gòu)的特征，空巷上方的基本頂可以概括為兩種狀態(tài)：一種為懸臂梁狀態(tài)，另一種為砌體梁狀態(tài)。如果空巷上方的基本頂處于懸臂梁狀態(tài)，那么煤柱及工作面支架的載荷并不是很大，基本處于安全負(fù)荷要求范圍內(nèi)，支護(hù)狀況較好。但是伴隨工作面回采的進(jìn)行，空巷上方基本頂會(huì)沿著空巷外幫發(fā)生斷裂或者發(fā)生局部回轉(zhuǎn)。依據(jù)基本頂斷裂、回轉(zhuǎn)情況不同可能發(fā)生兩種變形，分別為限定變形和給定變形。兩種變形情況下的礦壓變化不盡相同，限定變形下，煤柱自重和工作面上覆載荷基本都被傳遞到深部煤體上，破斷基本頂巖塊在夾持作用下發(fā)生回轉(zhuǎn)的可能性較小或者發(fā)生的回轉(zhuǎn)量較小，這種情況下的煤柱工作面礦壓一般不會(huì)劇烈的呈現(xiàn)；給定變形下，煤柱砌體梁和上覆載荷基本都作用在煤柱和工作面支架上，這就會(huì)導(dǎo)致煤柱工作面礦壓劇烈呈現(xiàn)，該種情況下工作面過空巷會(huì)很困難。

2.3 煤柱工作面回采空巷的加固

煤柱工作面回采過程中遇到最多，也是最難開采的就是“空巷”，為保證生產(chǎn)安全需要提前對(duì)其進(jìn)行加固，并清除空巷內(nèi)的雜物。就加固方法可以分為三種：第一種，使用全錨網(wǎng)支護(hù)方式進(jìn)行加固，即在空巷內(nèi)原工字鋼棚支護(hù)基礎(chǔ)上，在空巷交岔點(diǎn)處加打錨索來(lái)提高支護(hù)強(qiáng)度。第二種，使用打木垛、構(gòu)建十字型砌塊墻垛方式進(jìn)行加固，即在空巷內(nèi)部打木垛、構(gòu)建十字型砌塊墻垛對(duì)空巷進(jìn)行加固，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況確定是否打設(shè)連鎖木垛。第三種，注高水材料充填加固方式進(jìn)行加固，主要針對(duì)空巷中的局部頂板冒落點(diǎn)，利用高水材料充填進(jìn)行加固。

3 煤柱工作面回采關(guān)鍵技術(shù)與壓架預(yù)防措施

3.1 煤柱工作面回采關(guān)鍵技術(shù)

（1）工作面連續(xù)調(diào)斜過平行空巷群。在機(jī)頭正式揭露空巷后，采用機(jī)尾甩刀、機(jī)頭多進(jìn)刀方式，加快工作面回采前部支架的推進(jìn)，帶動(dòng)工作面后半部支架快速通過空巷，直到排頭架頂至空巷煤壁。在一次完成過平行空巷后，要及時(shí)對(duì)工作面進(jìn)行調(diào)整，為回采下一條平行空巷做好準(zhǔn)備；（2）使用超前拉架的方式頂徹煤墻，并對(duì)高頂區(qū)及時(shí)上料絞頂；（3）回采過空巷期間要保證支架立柱的光潔度，要不少于500毫米；（4）及時(shí)檢測(cè)工作面支架初撐力，保證其達(dá)標(biāo)，旨在保持良好的支架受力；（5）在距離空巷10米左右時(shí)要注意適當(dāng)減少放煤量，在距離空巷5米時(shí)放煤作業(yè)應(yīng)該停止；（6）提前進(jìn)行工作面機(jī)電設(shè)備的檢修，保證作業(yè)正式開始前設(shè)備的工作狀態(tài)完好；（7）為保證采礦工人人身安全，支架前柱應(yīng)該掛設(shè)安全防護(hù)網(wǎng)，旨在防止有鐵器甩出。

3.2 煤柱工作面回采壓架預(yù)防措施

在工作面過平行空巷群時(shí)，伴隨控頂距的加大，頂板壓力也會(huì)不斷增大，這時(shí)很容易發(fā)生壓架事故，有必要采用專門的壓架預(yù)防措施：（1）實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)工作面礦壓變化，并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，及時(shí)發(fā)出來(lái)壓預(yù)報(bào)，以便采取措施預(yù)防；（2）來(lái)壓期間及時(shí)進(jìn)行局部的快速推進(jìn)，在保證采高前提下在支架壓下前要完成支架的推進(jìn)；（3）對(duì)于落架收縮加長(zhǎng)段，有必要進(jìn)行隔架處理，要求要及時(shí)打設(shè)臨時(shí)單體柱，旨在防止頂板突然劇烈下沉。

4 煤柱工作面回采技術(shù)改進(jìn)與提高

（1）加固空巷時(shí)空巷的兩幫目前采用最多是高強(qiáng)度螺紋鋼錨桿，回采過程中可能會(huì)出現(xiàn)其損壞設(shè)備、影響正常生產(chǎn)的情況，同時(shí)也不利于工作面快速推進(jìn)，強(qiáng)烈建議使用高強(qiáng)度的玻璃鋼錨桿；（2）一般情況下，初次來(lái)壓對(duì)工作面的影響是最大的，在生產(chǎn)過程中可以考慮采用深孔爆破切頂?shù)姆椒刂苹卷敵醮蝸?lái)壓步距，可以有效減小來(lái)壓對(duì)工作面產(chǎn)生的不利影響。

5 結(jié)語(yǔ)

煤柱工作面回采與正常的煤炭礦井開采不同，其有自己的生產(chǎn)特征，需要在充分了解煤柱工作面巷道礦壓變化、對(duì)煤柱工作面進(jìn)行必要圍巖控制及采取科學(xué)的壓架預(yù)防措施的基礎(chǔ)上，科學(xué)運(yùn)用相關(guān)回采技術(shù)，從而保證煤礦企業(yè)的安全正常生產(chǎn)。本文所探討的煤柱工作面回采關(guān)鍵技術(shù)及其改進(jìn)，為今后條件相似的煤柱工作面回采提供了科學(xué)、有效的工藝技術(shù)和安全管理方法，具有較高的應(yīng)用推廣價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：楊義（1984—），肥城礦業(yè)集團(tuán)曹莊煤礦助理采礦工程師，研究方向：井下煤炭開采和巷道支護(hù)；李華沖（1986—），肥城礦業(yè)集團(tuán)曹莊煤礦助理測(cè)繪工程師，研究方向：煤礦地質(zhì)測(cè)量。

（責(zé)任編輯：蔣建華）endprint