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联合开采技术在同煤层局部分层带的设计实践张庆和（莱芜市万祥矿业公司潘西煤矿，山东莱芜271107）摘要在介绍潘西煤矿前九采区3层煤赋存地质条件基础上，详细阐述了对3层煤进行联合布置设计开采的过程，减少了掘进工程量，提高了煤炭资源回收率。关键词联合开采技术同煤层分层带设计实践1、地质概况1.1煤层⑴该工作面设计开采煤层为3层煤，通过933上巷、933运输巷和切眼实际揭露的地质资料分析，3层煤分为煤3-1与煤3-2。煤3-1煤厚为0.9-1.4m，平均1.2m，为不稳定煤层。煤3-2煤厚1.0-1.6m，平均1.4m，属较稳定煤层。煤3-1与煤3-2局部合层，煤倾角25～42°，平均42°。煤3-1和3-2之间夹矸为浅灰色粉砂岩，钙质胶结，缓波状层理坚硬稳固，厚0～10.8m，平均厚5.8m。工作面走向长620m。煤3-1可采储量14.6万吨，煤3-2可采储量18.0万吨。⑵煤层顶底板本采区煤3直接顶板为灰色-深灰色粉砂岩，含泥质，厚0-2.5m，平均1.2m，层理节理发育，钙泥质胶结，性脆易碎，不稳定，易冒落。根据以往开采情况，个别地方煤层直接顶粉砂岩会相变为基本顶的中砂岩；基本顶为浅灰-灰白色中砂岩，厚6m左右，坚硬稳固，不易冒落；直接底板为深灰色粉砂岩，厚1.5-4.0米，层理发育，近煤含泥质。⑶地质构造工作面位于F7和F9断层之间，为单斜构造，仅局部呈矿缓的褶曲，走向变化小，对正常回采影响不大。煤3-1与煤3-2局部合层，底层走向稳定。本面掘进巷道共揭露20条断层，其中边界断层F7断层，在933斜上巷和切眼直接揭露。小断层共17条，其中落差在3m以上的就有6条。⑷水文地质含水层：本面开采煤层为煤3，直接充水含水层为山西组的中粗粒砂岩及细砂岩，多以顶板淋水的形式泄入矿井。该层为煤3、煤4的直接顶板，厚22～31.4m，粘土及钙质胶结，裂隙发育。目前该层进入矿井的总水量在2.5m3/min，含水性质属脉状裂隙承压水，主要靠大气降水补给，与其它含水层无直接补给关系，对回采的影响较小。底板含水层对本工作面的开采没有影响。2.联合开采设计2.1工作面布置经过对煤3-1和煤3-2地质赋存条件分析、研究，决定对3层煤按近距离煤层联合布置开采，对上、下两层煤同时进行开采。为确保下层工作面的开采安全，实际开采时，应使煤3-1工作面超前煤3-2工作面一段距离，以保证安全开采。上、下层工作面合理的安全错距可按图1计算：δ煤3-2煤3-1图1：上下煤层工作面超前距离最小错距计算公式为：Xmin=H/tgδ+L1+L2式中H----煤层间距，为0～10.8mL1----煤3-1的最大控顶距,为4.0mL2----上下煤层推进速度不均衡安全系数,根据实际情况取30mδ----岩石移动角，一般坚硬岩石取60～75°，软岩取45～55°。经计算得Xmin=H/tgδ+L1+L2=0～10.8/tg60°+4.0+30=34～40.2m在实际回采期间，根据下层巷道受压、变形情况，对超前错距进行了多次调整，最终错距定为42m。2.2巷道布置两个面均采用单巷布置，上、下面对应巷道的水平错距定为8m。⑴煤3-1巷道布置从原933上巷、933运输巷在距933开切眼一定距离的位置，分别同时向煤3-1中以一定角度掘进斜巷，分别作为上下层工作面的溜煤眼和上下层工作面的通风联络巷道。当斜巷掘至煤3-1后，将两条斜巷贯通，形成933工作面煤3-1开切眼。煤3-1开切眼完成后，沿煤3-1底板超前掘进煤3-1运输巷和上平巷，当两巷道分别掘进至距第一个溜煤眼和通风联络巷100m位置时，停止平巷掘进，在该位置以一定角度分别向煤3-2的上平巷和运输巷掘进斜巷，直至分别贯通。然后两巷分别再超前掘进一段距离，煤3-1面即可投产。在生产过程中，要保证煤3-1两条超前巷道超前距离要有两个溜煤眼和通风联络巷与煤3-2面对应巷道相联系，并且在上面超前下面一定距离情况下即可实现上下面同采。⑵煤3-2巷道布置煤3-2的开采仍用现有的933运输巷、933上巷及933切眼。⑶超前掘进巷道工程要保证上巷和下巷同时向前掘进，保证超前距离至少要有两个溜煤眼和通风联络巷分别与煤3-2面对应巷道相联系。超前掘进采用炮采工艺，掘进时通风采用局部通风机供风，运输巷沿煤层底板掘进，运输巷掘进出煤通过溜煤眼至933运输巷皮带运出；上巷掘进出矸由矿车经联络巷运至933轨道巷运出。⑷巷道支护方式该采区回采巷道均设计为半圆拱形断面，净宽3400mm，净高3100mm，均采用锚网带支护，锚杆间、排距为900×900mm，其中拱部锚杆采用φ20mm、长2400mm的预应力高强度锚杆。两帮采用φ20mm、长2200mm的全螺纹钢等强锚杆。每根锚杆采用二支MSK28/500型树脂锚固剂加长锚固。钢带为W型，宽280mm，厚2.75mm；2.3采煤工艺选择⑴不同采煤工艺的特点综采与高档普采工艺技术比较如表1所示。综采和高档普采技术比较表1采煤工艺优点缺点适用条件综采高产、高效、安全、低耗及劳动条件好、劳动强度小设备价格贵，其优势的发挥依赖于矿井的生产系统、煤层赋存条件及较高的操作和管理水平煤层地质条件较好、构造少、上综采后能很快获得高产高效高档普采对地质变化适应较强，工作面搬迁容易，操作技术容在易掌握，组织生产较容易在常量、生产效率方面不如综采，工作面劳动强度较大距离短、条件差、褶曲发育的面，综采优势难以发挥，高档普采则可取得较好的效果⑵开采方案的提出与选择根据煤层赋存条件初步确定以下几种方案：⑴上层煤炮采下层煤综采⑵上层煤高档普采下层煤综采⑶上层煤炮采下层煤高档普采⑷上下层煤均采用炮采⑸上下层煤均采用高档普采因该面有推进距离短、断层较发育的特点，因此综采的优势难以发挥，采用高档普才或炮采，工作面搬迁比较容易，对该地质条件适应性比较强，所以采用方案⑴和方案⑵不合适，因为综采的推进速度比炮采和高档普采较快，对上下同采不利；对于上层煤炮采的方案⑵和方案⑶，由于开采速度比较缓慢，当上层煤先采时，到采出上下层煤工作面的安全错距耗时无疑比较长，及上下面开始同采的时间滞后，对整个面的回采产生影响；对于方案⑷，下层工作面采用炮采时，其顶板管理相对来说是非常难得。而方案⑸上下层同时采用高档普采，则即能保证上下面合理的错距，而且采用合理的工作面支护方式也能达到空顶目的的，因此，上下层煤均采用高档普采可取的较好的效果。所以选用方案⑸。2.4生产系统煤3-2层工作面的生产系统仍然采用原系统，煤3-1层工作面的主要生产系统是：⑴运输系统煤3-1层工作面的煤→煤3-1层工作面运输巷→溜煤眼→933运输巷→前九运输石门。⑵通风系统新风：933轨道巷→回风联络斜巷→煤3-1层工作面上巷→煤3-1层工作面乏风：煤3-1层工作面→煤3-1层工作面运输巷→溜煤眼→933运输巷2.5工作面采煤方法933工作面采用上下两层煤同采的方式，走向长壁后退式采煤法，全部垮落法管理顶板。上、下两个面均设计采用MG180/435-W型采煤机落煤、装煤，采用SGZ630/264型刮板输送机运煤，采用ZY2800/14/32掩护式支架支护顶板，平均采高1.8m，循环进度为0.6m。工作面控顶距、采高、有效断面等参数设计如表2.工作面参数表2最大控顶距/m最小控顶距/m平均控顶距/m平均采高/m有效断面/m2单面长度/m4.23.23.72.258.331133经济效益分析⑴933面联合开采是该矿大胆尝试，两分层之间相距太近，且中间岩石强度较低，在该矿没有开采先例，外单位类似的经验也很少。该面的安全开采，给该矿区的近距离煤层开采提供了宝贵经验。⑵采用联合开采，即少掘进了回采巷道，又使得煤3-1分层局部煤炭资源得到开采，多回收煤炭7.2万t，给潘西矿带来直接经济效益3200多万元。作者简介张庆和（1974-）男山东莱芜毕业于山东科技大学，工程师。现在万祥矿业有限公司潘西煤矿技术科工作。邮箱：sdlw1589@126.com