巷道下部煤柱抽采和前进式开采技术研究与应用

1新矿集团重大科研项目计划项目立项建议书（项目类别：矿井开采工艺技术类）项目名称：巷道下部煤柱抽采和前进式开采技术研究与应用申报单位：山东华恒矿业有限公司起止年限：2008.1-2008.12项目负责人：孙常军项目管理员：李长录新汶矿业集团公司制定2007年12月10日2一、立项的目的意义及必要性据统计，煤矿各类井巷保护煤柱占总储量的15％以上，井巷上部跨采技术已解决，井巷下部抽采技术还没有解决，为提高煤炭回收率，研究解决井巷下部煤柱抽采技术是很有必要的。随着矸石充填工艺的普及，井巷下部煤柱是能够安全实现的。我公司准备利用-650水平六采区的61303工作面实施矸石充填抽采六采石门煤柱。如果不抽采，必须为井巷留设保护煤柱，压煤多，而煤柱回收率只有50％左右，造成资源浪费。抽采煤柱，可以利用现有生产系统进行开采，提高煤炭回收率，降低万吨掘进率，有利于生产接续。这样，抽采不但能提高煤炭回收率，增加工作面储量，延长采区服务年限，还少掘巷道，保证工作面开采的连续性，有利于高产高效，还能检验矸石充填工作面对上覆巷道的影响情况。所以，我公司抽采六采石门煤柱是非常必要的。另外，我公司的万吨掘进率在160m以上，掘进费用占综合成本的20％以上，煤巷掘进安全隐患多，为此，现提出采用前进式开采的方法。前进式开采可以降低万吨掘进率，减少掘进费用，减少安全隐患，且有利于生产接续。因此，前进式开采具有很好的经济效益和社会效益，意义重大，所以，我公司研究应用前进式开采是非常必要的。3二、主要研究、试验内容及技术创新点主要研究井巷下部煤柱抽采技术和前进式开采技术。试验利用-650水平六采区的61303工作面实施矸石充填抽采六采石门煤柱；试验在-650水平一采区的11311西煤柱工作面实施前进式开采技术。1、抽采技术试验内容：61303东工作面采用正常走向长壁后退式采煤法由东向西开采，工作面全长钻过六采石门及六采运煤上山下段，实现工作面连续开采，煤柱范围内工作面内不留煤柱，在全工作面采空区全部充填矸石。矸石支承顶板，使顶板不冒落，矸石尽量充满充实。对抽采巷道采取“锚网带+锚索”加固措施，并进行矿压观测。抽采范围为:从原六采石门保护煤柱线至六采运煤上山保护煤柱线，总长253m。2、前进式开采技术试验内容：11311西煤柱面上下巷到采区上山煤柱后，直接施工开切眼，安装工作面，采用前进式采煤法，采空区处理为全部矸石充填。在全工作面采空区全部充填矸石。矸石支承顶板，使顶板不冒落，矸石尽量充满充实。对上下巷巷道采取单体液压支柱支护，并进行矿压观测。抽采范围为:从一采上山保护煤柱线至原11311西采空区以东断层，走向长度170m，斜长90m，煤层厚度1.35m，储量2.7万吨。3、创新点：（1）实现井巷下部保护煤柱全部开采，实施以矸换煤，提高煤炭回收率；（2）工艺简单，费用低，易操作，劳动强度低，机械化程度高；（3）实现矸石不升井，能够减小井巷变形量，减少地表沉陷；（4）可以减小工作面顶板压力，减少安全隐患。（5）不施工工作面上下巷，万吨掘进率低，有利于生产接续；4三、达到的技术水平，经济、社会效益及推广应用的前景该技术达到国内领先水平，可以大幅度解放煤炭储量，多采煤柱，可以大幅度降低万吨掘进率，减少掘进费用，减少安全隐患，且有利于生产接续。将产生显著的经济效益和社会效益，具有很好的推广应用的前景。四、采用的研究、试验方法和技术路线（包括工艺流程）1、井巷下部煤柱抽采技术研究试验回采工作面采用矸石充填工艺抽采井巷下部保护煤柱的方法，研究抽采巷道加固技术，以安全、经济的方法抽采井巷下部保护煤柱。技术路线：提前对抽采巷道采取“锚网带+锚索”加固措施，并进行矿压观测。在工作面外部适当位置布置一矸石仓，井下产生的矸石转运到矸石仓内，在工作面上巷安装输送机，在工作面采空区侧安装小型输送机，矸石由输送机运至工作面上头，再转运至工作面，最后充填至采空区内。工艺流程：提前对抽采巷道采取“锚网带+锚索”加固措施，并进行矿压观测。掘进迎头矸石经采区轨道上、下山、采区车场和采区石门运至-650西大巷，再经西大巷运至卸载站，卸至矸石仓，矸石由矸石仓采用液压闸门装到排矸斜巷皮带，再转至61303上巷皮带运输机，矸石经上巷皮带转运到工作面运矸刮板运输机上，再转运到抛掷机上，由抛掷机抛向采空区。由下向5上分段回柱充填，分段缩溜子后退式充填，尽量充满充实。2、前进式开采技术研究试验在回采工作面采用矸石充填工艺，研究前进式开采技术，以安全、经济的方法实现回采工作面推采。技术路线：11311西煤柱面上下巷到采区上山煤柱后，直接施工开切眼，安装工作面，采用前进式采煤法，采空区处理为全部矸石充填。矸石支承顶板，使顶板不冒落，矸石尽量充满充实。对上下巷巷道采取单体液压支柱支护，并进行矿压观测。在工作面上巷外部布置一个水平矸石仓，井下产生的矸石转运到矸石仓内，在工作面上巷安装输送机，在工作面采空区侧安装小型输送机，矸石由输送机运至工作面上头，再转运至工作面，最后充填至采空区内。工艺流程：在11311西煤柱工作面上巷布置一部吊挂皮带、一部耙装机和矿车卸载装置（翻车机），在工作面采空区侧安装一部溜子和一部抛掷机。掘进迎头矸石经采区轨道上山、中部车场和提升道运至11311西上巷外部卸载站，卸至水平矸石仓，采用耙装机装到上巷运输机上，矸石经上巷皮带转运到工作面运矸刮板运输机上，再转运到抛掷机上，由抛掷机抛向采空区。由下向上分段回柱充填，分段缩溜子后退式充填，尽量充满充实。上巷下帮和下巷上帮专门垒设矸石带，并采用黄泥堵漏风，支柱不撤。3、通风、防尘系统为确保安全实施巷道下部煤柱抽采和前进式开采技术，实施前必须编制施工设计和安全技术措施，建立完善的通风防尘系统。回采工作面均采用下行风，采空区矸石充填要充满充实，前进式开采工作面上下巷采取垒矸石袋、封泥等措施，确保不漏风；对工作面进行超前注水，短臂注水与长臂注水相结合，执行好综合防尘措施。6五、承担单位和主要协作单位现有技术基础及条件承担单位是华恒矿业公司，位于新汶矿区最东部，始建于1958年，1971年简易投产，原设计能力45万吨/年，1978年改扩建以后，设计能力为60万吨/年。自1982年以来，实际产量均保持在100万吨以上，核定生产能力为120万吨/年，该公司具有较高的煤炭开采技术水平。协作单位是新汶矿业集团公司，该集团公司具有雄厚的技术力量。六、地点、试验规模和进度安排1、在-650水平六采区进行试验。利用61303工作面抽采六采石门、运煤上山下段及变电所保护煤柱。61303工作面正采用矸石充填工艺开采，2008年1月～2008年2月做好准备工作，对抽采巷道进行加固，于2008年3月份开始实施抽采，同时进行矿压观测，2008年9月结束抽采，2008年12月进行总结。2、在-650水平一采区的11311西煤柱工作面进行试验。2008年1月～2008年2月做好准备工作，做出水平矸石仓，安装设备，于2008年3月份开始实施，同时进行矿压观测，2008年10月结束，2008年12月进行总结。3、由采煤三区、运输工区和安装工区具体现场实施，由技术科矿压组进行矿压观测。7七、承担单位和主要协作单位及分工承担单位及分工：1、山东华恒矿业有限公司：负责进行调研、设计、实施及撰写可行性研究报告。2、新汶矿业集团公司（1）组织调研、论证；（2）组织项目竣工后的验收、评议。8八、项目研究人员名单姓名性别部门职称承担内容负责人刘玉果男华恒公司高工决策张磊鑫男华恒公司高工决策孙常军男华恒公司高工决策、实施赵大友男华恒公司工程师研究、实施王效勇男华恒公司工程师研究、实施秦立伦男华恒公司工程师研究、实施李长录男华恒公司工程师设计秦立新男华恒公司工程师机电李传杭男华恒公司工程师采煤张伟男华恒公司技术员矿压观测李希俊男华恒公司工程师巷修9九、项目用到的及需要增添的设备、仪器、材料明细设备、仪器、材料名称数量金额（万元）SPDJ-800皮带，（每部功率:2×30KW）3部42.8排矸溜子（80T型，功率110KW）3部33.8抛掷机（7.5KW）4台4．0离层仪30个0.5顶板动态仪8台0.6单体支柱测力计8台0.4锚杆2720棵7.1锚索810棵8.8钢带1620m4.2铁丝网2000㎡5.6单体液压支柱1400棵21.0铰接顶梁1400根10.0合计138.8十、经费支出明细预算表费用名称小计金额（万元）2007年2008年2009年1.科研人工费（劳务费）68682.科研设备仪器折旧3.开发试验机构办公费224.开发试验设备租赁费62625.研究开发用材料及低值易耗品56566.委外科研费7.技术开发、服务咨询费及前期论证228.与项目相关的技术交流费229.与项目相关的技术培训费2210.关键设备仪器摊销额（30万元以下）191911.与技术相关的其他费用1515合计22822810十一、技术的先进性该技术达到国内领先水平，可以大幅度解放煤炭储量，将产生显著的经济效益和社会效益，具有以下创新点：1、实现井巷下部保护煤柱全部开采，实施以矸换煤，提高煤炭回收率；2、工艺简单，费用低，易操作，劳动强度低，机械化程度高；2、实现矸石不升井，能够减小井巷变形量，减少地表沉陷；4、可以减小工作面顶板压力，减少安全隐患；5、前进式开采可以不施工工作面上下巷，万吨掘进率低，费用低，且有利于生产接续。十二、开发单位、负责人审查意见负责人（签名、盖章）审查日期：年月日十三、主管部门审查意见(公章)审查日期：年月日