小議殘煤開采的巷道布置

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摘要：文章根據衰老礦井的實際，分析了殘煤開采的適用條件，提出了殘煤開采中合理布置巷道的方案。對衰老、儲量枯竭的礦井，應利用現有生產系統和設備進行改造與延深，以提高資源回收。在巷道布置和采煤方法的選擇上，應本著殘煤不殘采的原則，充分利用綜采放頂煤等先進技術，保證在安全生產的基礎上創造更高的經濟效益。

關鍵詞：殘煤開采巷道布置防火頂板

西安煤礦是20世紀50年產的老礦井，原設計井田開拓方式為立井階段石門，開采范圍走向長3.7km，寬1.0km，面積為3.7km2，開采標高-65～-390m水平之間，可采煤層有兩層，上煤厚6～8m，下煤厚16～20m，自燃發火期為3～6個月，設計年產量為90萬噸/年。立井報廢后改為斜井片盤分區石門開拓。到“十五”末期，已經全部進入殘采和復采階段。

一、殘煤賦存特征

所謂殘煤是指生產礦井儲量損失表已經填報的那一部分損失量（主要是設計損失和地質及水文地質損失）以及轉出、注銷、報損及表外儲量。一般為井田煤柱，區間（階段）煤柱，落后采煤法的損失量，丟失的頂底煤，遺棄薄、劣煤以及零星塊段等。

1．煤柱。

（1）區間（階段）煤柱及大小絞車道煤柱，這一類型的煤柱在生產礦井損失量中占有一定比重，其儲量一般占采區工業儲量的15%～20%；

（2）因災害事故而留設的隔離煤柱，如火、瓦斯事故；以及因著火而沒有開采的區域；

（3）井田境界煤柱：即各井田之間留設的技術境界煤柱，一般留20～30m。

2．浮煤：重點是落后采煤法的采區，由于在落煤過程中被頂板巖石冒落所覆蓋，因此遺留了大量浮煤。

3．底煤：主要是落后采煤法在掘進期間沒有沿煤層底板送道，造成開采中丟底煤。而且由于采優棄劣，個別井區的小槽煤及煤層底板附近1.5～2.0m的劣煤亦往往遺棄不采，丟失大量資源。

4．地質構造復雜區段，由于受斷層切割褶曲影響，往往丟失大量煤柱或頂、底煤。

二、采煤方法

由于殘煤煤體不連續、疏松易冒的特點，以及瓦斯含量相對減少的實際情況，以利于頂板管理，利于消防火和瓦斯管理出發，經多年開采實踐，逐步形成了按煤層厚度、傾角分類的幾種采煤方法：

1．煤層傾角小于25°，煤層厚度大于6.0m，選用單一長壁全陷扒頂煤采法（單扒）開采。此采法為負壓通風，由于傾角小于25°，支架穩定性易于實現。煤層厚度大于6.0m，使工作面頂板易維護，避免掘進準備過程中的冒頂而影響回采。

2．煤層傾角大于25°小于40°的不連續殘煤，選用巷柱采法開采。此時，煤層可沿人工槽自滑。這種傾斜，使瓦斯多積聚在采空區的高頂處，放煤口附近瓦斯很小。只要放煤口及時落嚴，安全程度是有保障的。當開采條件具備時，可選用綜采放頂煤技術。

3．煤層傾角大于45°，煤層厚度大于8.0m的殘煤，用小段高（一般10m）、單扒采法開采。此時，沿頂底板形成入排風系統，近水平布置工作面。頂煤厚度一般為采高的3～5倍。頂板厚度小，頂板留不住，提前來矸；頂煤厚度大，推進速度慢，頂煤下不來或“蓋被”，留下了發火隱患。

4．煤層傾角近水平或近水平布置的殘煤，瓦斯含量小，煤質疏松易冒，也可采用巷柱采法開采。這時，如布置單扒面，工作面易淌煤矸，頂板很難管理。因此，快采快挑優越性明顯。

5．對于煤層傾角大于45°，煤層厚度4～6m的原始塊段或連續煤體，用巷道長壁法（巷道法）開采。巷道長壁采法的瓦斯多集中于風道后尾巷，而其余采空區內并無瓦斯積存。因此，采用巷長采法，可連續推進，提高回收率，減少回采巷道。

6．煤體較穩定，淺部開采保護地表建筑物，部分采區亦采用金屬網假頂分層或水砂充填常規采法，正常管理。

三、巷道布置

殘煤巷道布置應從完善生產系統出發，依據殘煤疏松易冒、煤層變化大的特點加以確定。根據本礦實際情況，應注意以下幾個方面：

1．主要巷道應盡量利用原有巷道，區內共用巷道應盡量開鑿在煤層下部的小槽煤中，其它準備巷道應多送煤巷、少送巖巷。由于殘煤塊段普遍較小，少則幾千噸，多則幾萬噸。復用原有巖巷，以及增加煤巷，可節省投資；區內共用巷道開鑿在小槽煤中，即可防止采區準備時的發火，巷道又有較穩定的頂底板，防止掉底。由于殘煤塊段小、連續性差、厚薄不均，因此開采前后可能多次送道，逐一開采，有時使掘進率增大，但送煤巷本身也彌補了上述不足。

2．應盡可能回收煤炭資源。殘煤井（區）均為貧煤井（區），加強煤炭回收是取得效益的重要一環。設計時，應充分運用原始資料，分析原舊巷道和構造位置在較長時間內的相對位移，經鄰近巷道揭露證實后再確定準備采區的相關位置。

本礦殘煤布置方式有以下幾種類型：

（1）回收較大煤柱時，如階段煤柱和留設大的區間煤柱，一般沿采跡（急傾斜沿頂底板）布置，既回收了煤炭資源，又使巷道處于免壓帶

；

（2）回收尺寸小和儲量少的煤柱，如小階段煤柱，將上、下順槽布置在煤柱上下的采跡內，將煤柱全部采出；

（3）回收水砂充填區內殘煤時，為防止掉底、保證支架穩定性，常沿煤層底板布置、沿砂面掘進。如底板往上已用水砂充填采過幾個分層，則沿砂面上限標高降低2.0m布置，沿砂面掘進；

（4）水砂充填區丟底的殘煤，利用小槽煤布置的采區一同采出；

（5）巷長、巷柱采法煤層較大時，橫川應交錯沿頂、底板布置，送在煤層內，以利于提高回采率。

3．應有利于通風管理、防止發火。殘煤區應布置有邊界道，傾角大的煤層，最上兩個橫川應分別沿頂底板錯開布置，以便為風門安設創造條件。

殘煤巷道布置應本著“掘、滅、采”的原則，區內巷道應力求揭露原舊巷、高溫和火點，使之在準備期間得到預先處理。殘煤發火特點是層間殘煤最易發火，區內煤柱次之。

應依據上述不同情況，確定采區尺寸及隔絕長度。但殘煤區布置均應以小尺寸為宜。殘煤煤柱區，斜長應小于50m，走向長度小于100～120m；區內殘煤復采，斜長應小于20m，走向長度小于50m；殘煤緩傾斜面長小于20m，急斜段高小于10m，可考慮取消小階段煤柱。因為面短（段高小于10m的）推進速度快，上段既使局部有高溫，采空區碎矸的滑落也及時起到抑制作用，并隨工作面前進，抑制作用不斷加強。

對厚度大于6m、段高大于20m的急斜塊段，應與采空區隔絕，以防止上段高溫火點的威脅。具有下降風的采區，變坡點受負壓作用大，頂板又是瓦斯易積存區，應力求布置在巖石中或煤巷發券，以防發火。

四、殘采技術管理

殘煤開采，不安全因素較多，主要表現在：

1．由于開采過程中既開幫又挑頂，使頂板處于劇烈活動，不利于施工管理。

2．由于采空區內頂板冒落程度不同，頂板凹凸不平，并有高冒，必然產生渦流和局部瓦斯積聚。

3．殘采回采率40%～50%，區內丟煤多，給煤炭自燃發火創造了條件。

4．殘采兩帶高度大、影響范圍大，易受積水威脅；淺部殘采，呈現抽冒，對地表破壞大，也直接受地表水威脅。

針對上述不安全因素，技術管理的重點是：通風系統、瓦斯、消防火和頂板應采取相應措施加強管理。殘采區必須構成獨立負壓通風，通風構筑物必須齊全。巷長、巷柱采法應保持三條切割，一條開采，一條運料行人，一條開鑿。隨切割透回風道后，應及時落嚴。要加強瓦斯管理，風道上幫及風道后尾巷不準挑頂開幫，以防高頂瓦斯積聚，采過后要及時落嚴；機電設備要杜絕失爆。殘采區要有足夠的消防火手段，如注阻化泥漿、注水、注砂、及時封閉等。開采前系統要健全，封閉材料應運至區內。開采后，要加強老塘及風道后尾巷CO的檢查。殘采由于煤質疏松易冒，應加強工作面戧棚（柱）的支護，采取穩定性措施，有條件的工作面，采用單體液壓支柱與Π鋼配套，密集型支護，有力控制頂板。

綜上所述，對衰老、儲量枯竭的礦井，應利用現有生產系統和設備進行改造與延深，這是老井挖潛、提高資源回收的一個重要途徑。在巷道布置和采煤方法的選擇上應本著殘煤不殘采的原則，充分利用綜采放頂煤等先進技術，保證在安全生產的基礎上創造更高的經濟效益。