黨利亞

（山西寧武大運(yùn)華盛能源集團(tuán)有限公司，山西 忻州036700）

山西煤炭資源經(jīng)過(guò)多次的兼并重組后，給煤礦的采掘條件帶來(lái)了巨大的改變。受此影響，整合后的煤礦在資源開(kāi)采方面難免存在連續(xù)性差、采掘成本高、采空區(qū)面積大、巷道頂?shù)装骞芾韽?fù)雜等情況[1-2]。同時(shí)，下游市場(chǎng)對(duì)煤炭品質(zhì)的要求越來(lái)越高，部分資源不佳的煤礦會(huì)在有限的井田范圍內(nèi)，優(yōu)先對(duì)煤質(zhì)較好的煤炭資源進(jìn)行開(kāi)采，從而造成了低灰、低硫、高熱量煤炭的過(guò)度開(kāi)采，也對(duì)煤礦的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展帶來(lái)不良影響。

因此，為了實(shí)現(xiàn)煤炭資源的高效利用并為煤礦長(zhǎng)期的經(jīng)濟(jì)效益做考慮，需要有針對(duì)性的對(duì)煤礦制定不同煤層間的配采方案，從而達(dá)到煤炭資源的高效、經(jīng)濟(jì)開(kāi)采[3]。

1 項(xiàng)目概況

莊旺煤礦位于山西忻州寧武縣，為了確保企業(yè)生產(chǎn)安全，有效減少采掘活動(dòng)所產(chǎn)生的多重?cái)_動(dòng)作用，需要對(duì)原先采掘順序進(jìn)行優(yōu)化，將具有安全隱患的50206工作面暫緩開(kāi)采。

50206工作面北面為50205工作面，50205工作面北部的50204工作面已回采完畢，南部為50206工作面回風(fēng)順槽掘進(jìn)面（暫時(shí)封閉），50205工作面上部采空區(qū)的集中應(yīng)力及50205工作面北部采空區(qū)的集中應(yīng)力的集中顯現(xiàn)，再加之采掘活動(dòng)的多重影響，給巷道維護(hù)和頂板管理造成很大困難，不僅技術(shù)上和管理上難度大，而且安全上受到威脅。根據(jù)現(xiàn)采掘現(xiàn)狀，3號(hào)煤層301采區(qū)僅剩1個(gè)工作面，即30103工作面，該工作面上部2號(hào)煤層已回采完畢，且與上部2號(hào)煤層間距較小，平均為7.5 m。上部2號(hào)煤層采空區(qū)集中應(yīng)力顯現(xiàn)，使巷道支護(hù)造成困難，安全上有一定的威脅。再由于下部5號(hào)煤層工作面暫時(shí)不采，因此為了確保礦井安全生產(chǎn)，30103工作面與下部50205、50206工作面均暫時(shí)不采。待周邊集中應(yīng)力釋放后，根據(jù)采掘接替的需要再適時(shí)開(kāi)采。

2 井田開(kāi)拓與井下開(kāi)采方案

2.1 井田開(kāi)拓

莊旺煤礦利用現(xiàn)有的井筒采用斜井開(kāi)拓方式，其中，主斜井與副斜井為半圓拱形斷面，均落底在5號(hào)煤層底板中部位置。主斜井凈寬3.4 m，凈斷面積9.3 m2，落于5號(hào)煤層底板中部，裝備帶式輸送機(jī)，主要負(fù)責(zé)生產(chǎn)煤炭的提升工作；副斜井凈寬3.8 m，凈斷面積11 m2，傾角15°，斜長(zhǎng)482.0 m，裝備單鉤串車(chē)，擔(dān)負(fù)礦井的材料、設(shè)備和人員的運(yùn)輸工作。具體煤層的開(kāi)拓布置如下：

1）2號(hào)與3號(hào)煤層聯(lián)合布置分層開(kāi)采，其中沿2號(hào)煤層布置采區(qū)運(yùn)料巷、采區(qū)運(yùn)輸巷和采區(qū)回風(fēng)巷。三條巷道間距25 m，向井田南部延伸至距井田南部邊界390 m處。井田北部延伸至201采區(qū)北部邊界處，201采區(qū)軌道巷通過(guò)軌道暗斜井與502采區(qū)軌道巷連接，201采區(qū)運(yùn)輸巷通過(guò)2號(hào)煤層采區(qū)煤倉(cāng)與502采區(qū)運(yùn)輸巷連接；形成開(kāi)采2號(hào)、3號(hào)煤層的生產(chǎn)系統(tǒng)。

2）5號(hào)煤層現(xiàn)有4條下山開(kāi)拓，均布置于5號(hào)煤層中。集中軌道下山、運(yùn)輸下山在井田中部平行于井田邊界南北向布置4條采區(qū)巷，分別為5號(hào)煤層502采區(qū)運(yùn)料巷、運(yùn)輸巷、回風(fēng)巷、進(jìn)風(fēng)行人巷。4條采區(qū)巷道間距25 m，分別通過(guò)集中軌道下山、集中運(yùn)輸下山、聯(lián)絡(luò)巷、井底煤倉(cāng)、井底車(chē)場(chǎng)、5號(hào)煤層進(jìn)/回風(fēng)大巷與4個(gè)井筒相連，形成開(kāi)采5號(hào)煤層的生產(chǎn)系統(tǒng)。

配采開(kāi)拓方面，筆者利用現(xiàn)有開(kāi)拓系統(tǒng)，對(duì)2號(hào)煤層201采區(qū)的運(yùn)輸巷沿煤層底板布置，采區(qū)運(yùn)料巷和回風(fēng)巷沿煤層頂板布置；5號(hào)煤層進(jìn)風(fēng)行人巷、回風(fēng)巷沿煤層頂板布置，502采區(qū)運(yùn)輸巷沿煤層底板布置，采區(qū)運(yùn)料巷沿煤層中部布置。

2.2 井下開(kāi)采

根據(jù)礦井優(yōu)化后采掘接替順序，礦井3號(hào)煤層開(kāi)采時(shí)其上覆2號(hào)煤層必須回采完畢。同時(shí)為避免應(yīng)力集中的影響，3號(hào)煤層與2號(hào)煤層在內(nèi)錯(cuò)布置時(shí)必須保持一定間隔。另外礦井3號(hào)煤層與5號(hào)煤層配采期必須保證5號(hào)煤層開(kāi)采時(shí)其上覆3號(hào)煤層工作面始終超前5號(hào)煤層工作面150 m以上。參考礦井資源儲(chǔ)量、井下大巷布置的特點(diǎn)及井田邊界的特點(diǎn)，分別將全井田2號(hào)煤層劃分為201、202采區(qū)，3號(hào)煤層劃分為301、302采區(qū)，5號(hào)煤層劃分為501、502、503采區(qū)。

開(kāi)采過(guò)程中，將201采區(qū)、301采區(qū)、502采區(qū)分成南、北兩段，以5號(hào)煤層502采區(qū)中部和50204工作面采空區(qū)及2號(hào)、3號(hào)蹬空區(qū)域保護(hù)煤柱為界。煤層配采共分為三個(gè)階段進(jìn)行。

1）階段一。由于201采區(qū)（北段）西面2號(hào)煤層較穩(wěn)定，先將201采區(qū)（北段）20109工作面與502采區(qū)50207工作面進(jìn)行配采，具體順序：20109工作面→20106工作面→20108工作面→30103工作面→20107工作面→20105工作面；同時(shí)配采50207工作面→50205工作面。

2）階段二。優(yōu)先配采完畢2號(hào)煤層后，接著對(duì)301采區(qū)（北段）3號(hào)煤層工作面與502采區(qū)（南段）50205工作面（剩余部分）、50206工作面進(jìn)行配采，具體順序：30109工作面→30106工作面→30108工作面→30107工作面→30105工作面；同時(shí)配采50205回采工作面（剩余部分）→50206回采工作面。

3）階段三。301采區(qū)（北段）3號(hào)煤層配采完畢后，單采50206工作面（配采剩余部分）→502采區(qū)（北段）5號(hào)煤層，順序：?jiǎn)尾?0206工作面（配采剩余部分）→502采區(qū)（北段）5號(hào)煤層。

在對(duì)礦井配采進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)后，將對(duì)2號(hào)煤層201采區(qū)與5號(hào)煤層502采區(qū)進(jìn)行配采，全井田共布置1個(gè)2號(hào)煤層回采工作面（20109回采工作面），1個(gè)5號(hào)煤層回采工作面。

20109工作面中部有大運(yùn)路保護(hù)煤柱，嚴(yán)格按照批準(zhǔn)的保護(hù)煤柱留設(shè)。嚴(yán)禁進(jìn)入20109工作面中部大運(yùn)路保護(hù)煤柱內(nèi)回采?；夭芍链筮\(yùn)路東部保護(hù)煤柱邊界時(shí)必須停止回采，需在大運(yùn)路西部保護(hù)煤柱邊界外重新開(kāi)切眼，重新布置工作面。在20109工作面西部重新開(kāi)切眼前，必須保證前方回采過(guò)的區(qū)域內(nèi)頂板垮落穩(wěn)定后，才可重新開(kāi)切眼。防止大面積空頂，及時(shí)采取專(zhuān)項(xiàng)頂板安全技術(shù)措施，確保頂板及時(shí)垮落，確保安全生產(chǎn)。

2.3 井下硐室設(shè)置

201采區(qū)運(yùn)料巷最底部設(shè)有泄水硐室，201采區(qū)涌水經(jīng)泄水硐室流入502采區(qū)主副水倉(cāng)，502采區(qū)運(yùn)料巷底部建有502采區(qū)水泵房和主、副水倉(cāng)，此兩采區(qū)均采用錨索錨網(wǎng)噴支護(hù)。

201采區(qū)運(yùn)輸巷鋪設(shè)帶式輸送機(jī)，擔(dān)負(fù)采區(qū)煤炭運(yùn)輸任務(wù)；201采區(qū)、502采區(qū)運(yùn)料巷采用雙速提升絞車(chē)牽引礦車(chē)、材料車(chē)、平板車(chē)提升運(yùn)輸，擔(dān)負(fù)采區(qū)輔助提升運(yùn)輸任務(wù)；201采區(qū)、502采區(qū)回風(fēng)巷擔(dān)負(fù)采區(qū)回風(fēng)任務(wù)。

由于莊旺礦2號(hào)、3號(hào)煤層屬近距離煤層，5號(hào)煤層屬特厚煤層，筆者建議對(duì)準(zhǔn)備巷道、回采巷道進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)支護(hù)設(shè)計(jì)，制定專(zhuān)項(xiàng)安全技術(shù)措施以確保安全生產(chǎn)。

2.4 采煤方法與設(shè)備

根據(jù)莊旺礦煤層特點(diǎn)的不同，需要針對(duì)各煤層采用不同的采煤方法與工藝進(jìn)行配采：2號(hào)與3號(hào)煤層均采用綜采一次采全高采煤法，而5號(hào)煤層采用綜采放頂煤采煤法，所有煤層的開(kāi)采均使用全部垮落法對(duì)頂板進(jìn)行管理。

表1 煤層工作面主要設(shè)備表

在配采過(guò)程中，回采工藝及設(shè)備使用方面存在一定的差異，2號(hào)與3號(hào)煤層的回采工藝流程基本相同，均為：試機(jī)→雙滾筒采煤機(jī)進(jìn)刀割煤→伸伸縮梁→移架→推刮板輸送機(jī)。5號(hào)煤層回采工作面采用追機(jī)放頂煤的作業(yè)方式，回采工藝略有不同，放頂煤步距0.80 m，推刮板輸送機(jī)作業(yè)完成后進(jìn)行放頂煤工作。不同煤層設(shè)備使用的差別參見(jiàn)表1。

3 結(jié)語(yǔ)

莊旺煤礦由于原設(shè)計(jì)采掘工作面上部采空區(qū)的應(yīng)力較為集中的現(xiàn)象明顯，加之巷道采掘活動(dòng)頻繁，對(duì)頂?shù)装宓木S護(hù)和管理帶來(lái)諸多安全隱患。該礦根據(jù)礦井資源和開(kāi)采條件，在現(xiàn)有開(kāi)拓布置的基礎(chǔ)上，充分利用現(xiàn)有井上下設(shè)施提出新的配采方案。在煤層開(kāi)采順序優(yōu)化調(diào)整后，對(duì)提高煤礦經(jīng)濟(jì)效益、維持企業(yè)長(zhǎng)治久安，帶動(dòng)煤礦經(jīng)濟(jì)全面發(fā)展起到了良好的效果。