地质构造复杂区域工作面边角煤柱回收技术应用
韩会营
【摘 要】随着煤矿资源的减少，煤矿开采的环境和条件也变得越来越复杂，峰峰集团辛安矿经过四十多年的开采，所剩资源极为有限，更是衰老矿井面临的实际问题。针对复杂地质条件矿井资源回收难题，辛安矿对145工作面运料巷进行改造，在工作面回采期间多回收煤柱，同时掘进配运料巷，增加工作面可采储量，提高煤炭资源回收，缓解矿井采掘接替紧张的局面。
【Abstract】With the decrease of coal resources， the environmentaland conditions of coal mining have become more and more complex， Fengfeng Group Xinan Mine after more than 40 years of mining， the remaining resources are extremely limited， it is a practical problem facing by the old mine. According to the problem of coal mine resource recycling difficulty in complex geological， Xinan Mine reformed the 145 working face material transport lane， in the period of mining on the working face， they recycle coal pillar， and tunneling distribution lane， to increase the workable reserve of working face， improve the recovery of coal resources， alleviate the tense situation of mining.
【关键词】资源；煤柱回收；配巷设计
【Keywords】resources； coal pillar recovery； lane design
【中图分类号】TD327 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）09-0173-02
1 工作面概况
1.1 工作面地质情况
工作面地层整体呈单斜构造，地层走向自北向南为NE22°～NE43°，地层倾角平均20°。工作面西部边界为F37断层，是一条落差较大的反倾向正断层，走向长度在工作面范围内约700m。F37断层落差35～40m，断层走向变化较大，
由NE16°→NE52°→NE12°，断层经局部巷道揭露及多个探孔控制，控制程度较高。工作面北部靠近停采线附近存在一条落差5m左右的正断层，该断层在工作面的部分处于断层尖灭部位，根据巷道实际揭露情况，断层将逐渐尖灭于工作面内。
1.2 断层的导水性
本工作面处在F37断层下盘，并在沿断层掘进。掘进期间，在近600m长的断层带平均分布施工山、伏青水文钻孔8個，大青观测孔1个。未发现目标含水层与其他含水层有水力连通现象，因此可判定该断层在大青以上层位不导水。
2 工作面煤柱回收理论分析
145工作面位于辛安矿辛安区14采区，采深600m，工作面切眼靠近井田边界，工作面运煤巷沿未开采的146工作面掘进，回风巷里段靠近落差35m断层布置，回风巷外段利用水淹前原有巷道，工作面走向长度600m。
工作面受F37断层影响，先期145工作面运料巷沿断层掘进，预留5m保护煤柱，掘进期间由于F37断层走向发生变化，需边探边掘，加之掘进期间受防治水工作制约因素较多，掘进速度很慢，为早日形成生产系统，形成通风、运输、供电、排水系统，为工作面防治水工作和后期工作面改造提供条件，按照当时已探明的构造情况，确定由切眼向外对穿掘进与回风巷贯通，形成回采工作面，该工作面与最初设计基本吻合。
后期通过在回采期间同时对运料巷改造，探明F37断层走向，根据断层走向重新布置掘进配巷，从而增加工作面可采储量，延长工作面回采时间。
3 工作面煤柱回收的实施方案
3.1 工作面第一次配巷
145工作面形成后通过收集资料分析，在工作面里段临近回风巷的断层位置与最初分析的位置偏移较大，在断层和工作面回风巷之间还有煤柱。如果145工作面开采以后，剩下的煤柱被采空区、断层、井田边界包围，今后单独开采回收成本太高没有经济效益，且生产系统复杂，将形成永久损失。因此确定在工作面底板防治水同时切眼继续向上掘进，探明断层大小、位置等情况，根据探明的断层情况决定下一步配巷方案，同时探明断层情况为下一个工作面设计提供依据。在巷探时切眼向上掘进70m，揭露落差35m断层，结合回风巷钻探资料分析，断层走向向斜上方移动，确定沿断层重新配回风巷。由于衔接紧张，为减少配巷掘进时间，安排两组队伍同时掘进，一组队伍在切眼沿断层掘配回风巷，一组队伍在距切眼20Om处沿断层掘进配巷，最后两组掘进对穿相透，新增加I块可采煤。通过第一次配巷增加煤巷掘进工程量300m，增加可采面积12000㎡，增加可采煤量9万t，增加产值5000万元。利用工作面底板防治水加固时间进行工作面配巷改造，增加了储量，为缓解采掘衔接紧张工作做出了贡献。
3.2 工作面第二次配巷设计
工作面I块配巷结束后，145工作面开始整体安装。在安装期间，对回风巷上帮F37断层进一步进行了钻探分析，通过更多的钻探资料分析，F37断层出现了分叉，在两断层之间大约有13万吨三角形煤柱，根据分析资料我们进行了第二次配巷设计。Ⅱ块设计方案：配工作面运煤巷在A点沿下山掘进，边探边掘过断层后沿断层走向摸煤层顶板掘进；配运料巷在145工作面采空区下掘进运料石门，穿过断层后摸煤层顶板掘进，遇见断层后拐线沿断层走向掘进，回采时先采Ⅱ块煤。在施工中通过巷探，探明配回风巷巷道A点附近F37断层没有分叉，不存在煤柱，不具备开采条件，为此对Ⅱ块设计方案进行了修改，回风巷从里向外沿断层掘进，遇断层后沿断层走向拐线，B点穿过落差6m断层向上掘进与配回风巷贯通，最终形成了配采Ⅱ块。通过第二次配巷增加煤巷掘进工程量280m，配采Ⅱ块增加可采储量8万吨，新增产值4800万元。
3.3 工作面第三次配巷
145工作面停采线以外有一60m×70m煤柱，煤柱西边临近F37落差50m断层，东边临近F214落差5～9m断层，北面是145外块工作面采空区，南面将是145工作面采空区，留下来煤柱将成为永久损失，为把该块煤采出，我们沿采空区底板掘进100岩巷、沿断层掘进150m煤巷作为回风巷和后期支架运输通路，回采时超前工作面掘进60m煤巷，再沿空留巷作为运煤巷，通过工作面第三次配巷改造增加可采煤量3万余吨。
4 145工作面掘配巷安全防控措施
4.1 合理配置工作面的风量
①在保证工作面回风瓦斯可控的前提条件下，从防止瓦斯超限的角度出发，在实际生产过程中，可根据工作面瓦斯涌出量和温度情况合理配置工作面的供风量。②通风区全面负责该区通风，保证风量、风速及有害气体含量符合规程规定。
4.2 瓦斯防治防控措施
①瓦斯管理措施：通风区必须设专人专职瓦检工，经常检查工作面、进、回风巷、使用的电气设备设置点、硐室等地点的瓦斯及其他有害气体变化情况，发现問题要及时向矿调度所、通风区及矿总工程师汇报，并通知受威胁人员撤至安全地点。瓦检员必须严格执行瓦斯巡回检查制度和请示汇报制度，认真填写瓦斯检查班报手册和工作面瓦斯记录牌，并将瓦斯情况通知现场班队长及所有人员。当瓦斯超限时，瓦检员立即责令现场人员停止工作，由班队长负责将人员撤到安全地点，同时向调度所汇报，调度所通知受威胁人员撤至安全地点。通风区应保证工作面供风量达到设计值，风流控制必须可靠，通风区根据工作面瓦斯涌出量大小适时调整工作面配风量。工作面回风流中，不经瓦斯检查员检查瓦斯浓度，不得擅自停电检修电器设备及开关，瓦斯浓度不超限方可作业。回风巷必须悬挂瓦斯便携仪，并随工作面向前回采进行挪移，且要及时掌握回风气体情况，瓦斯超限及时采取措施处理。②瓦斯抽采。配运料巷瓦斯抽采方法：145里运料巷前期掘进时单头瓦斯涌出量为4.0m3/min，根据工作面煤层赋存条件、瓦斯涌出量、瓦斯来源、巷道布置、开采方法等因素的实际情况，在工作面防治瓦斯方面主要采取本煤层布置钻孔进行抽采，即掘进时，采用边抽边掘的方式，在145里运料巷两帮煤层内每隔25～40m（中线）施工一个钻场，呈两帮交替布置，每个钻场施工6个钻孔进行抽采。
工作面瓦斯治理：工作面上隅角瓦斯传感器悬挂在工作面上隅角处，其位置距运料巷上帮200～300mm，且距顶板不得大于300mm，距工作面切顶线500～1000mm，报警浓度≥0.8%，断电浓度≥0.8%，复电浓度<0.8%，断电范围是工作面及回风侧全部非本质安全型电器设备。
工作面瓦斯传感器悬挂在运料巷距煤壁往外不大于10m处，距顶不大于300mm，距帮不小于200mm，报警浓度≥0.8%，断电浓度≥0.8%，复电浓度小于0.8%，断电范围是工作面及回风侧全部非本质安全型电器设备。
工作面回风传感器距回风巷口10～15m，距顶不大于300mm，距帮不小于200mm，报警浓度≥0.8%，断电浓度≥0.8%，复电浓度<0.8%，断电范围是工作面及回风侧全部非本质安全型电器设备，其他按有关规定执行。
工作面上隅角瓦斯管理：回采期间，当班瓦斯员要加强对工作面上隅角的瓦斯检查，发现瓦斯异常时，必须立即停止割煤作业，待采取措施处理后，方可恢复割煤。切眼向外上帮15m掏槽0.3m×0.3m（宽×深），埋管进行瓦斯抽采。
5 效益分析
本矿由于地区衔接紧张，在该项目实施后，多采出煤炭20万t。煤炭作为不可再生能源，尤其是辛安矿煤种稀缺，作为永久损失的煤柱埋在地下非常可惜，因此将其回收出来具有良好的社会效益。
【摘 要】随着煤矿资源的减少，煤矿开采的环境和条件也变得越来越复杂，峰峰集团辛安矿经过四十多年的开采，所剩资源极为有限，更是衰老矿井面临的实际问题。针对复杂地质条件矿井资源回收难题，辛安矿对145工作面运料巷进行改造，在工作面回采期间多回收煤柱，同时掘进配运料巷，增加工作面可采储量，提高煤炭资源回收，缓解矿井采掘接替紧张的局面。
【Abstract】With the decrease of coal resources， the environmentaland conditions of coal mining have become more and more complex， Fengfeng Group Xinan Mine after more than 40 years of mining， the remaining resources are extremely limited， it is a practical problem facing by the old mine. According to the problem of coal mine resource recycling difficulty in complex geological， Xinan Mine reformed the 145 working face material transport lane， in the period of mining on the working face， they recycle coal pillar， and tunneling distribution lane， to increase the workable reserve of working face， improve the recovery of coal resources， alleviate the tense situation of mining.
【关键词】资源；煤柱回收；配巷设计
【Keywords】resources； coal pillar recovery； lane design
【中图分类号】TD327 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）09-0173-02
1 工作面概况
1.1 工作面地质情况
工作面地层整体呈单斜构造，地层走向自北向南为NE22°～NE43°，地层倾角平均20°。工作面西部边界为F37断层，是一条落差较大的反倾向正断层，走向长度在工作面范围内约700m。F37断层落差35～40m，断层走向变化较大，
由NE16°→NE52°→NE12°，断层经局部巷道揭露及多个探孔控制，控制程度较高。工作面北部靠近停采线附近存在一条落差5m左右的正断层，该断层在工作面的部分处于断层尖灭部位，根据巷道实际揭露情况，断层将逐渐尖灭于工作面内。
1.2 断层的导水性
本工作面处在F37断层下盘，并在沿断层掘进。掘进期间，在近600m长的断层带平均分布施工山、伏青水文钻孔8個，大青观测孔1个。未发现目标含水层与其他含水层有水力连通现象，因此可判定该断层在大青以上层位不导水。
2 工作面煤柱回收理论分析
145工作面位于辛安矿辛安区14采区，采深600m，工作面切眼靠近井田边界，工作面运煤巷沿未开采的146工作面掘进，回风巷里段靠近落差35m断层布置，回风巷外段利用水淹前原有巷道，工作面走向长度600m。
工作面受F37断层影响，先期145工作面运料巷沿断层掘进，预留5m保护煤柱，掘进期间由于F37断层走向发生变化，需边探边掘，加之掘进期间受防治水工作制约因素较多，掘进速度很慢，为早日形成生产系统，形成通风、运输、供电、排水系统，为工作面防治水工作和后期工作面改造提供条件，按照当时已探明的构造情况，确定由切眼向外对穿掘进与回风巷贯通，形成回采工作面，该工作面与最初设计基本吻合。
后期通过在回采期间同时对运料巷改造，探明F37断层走向，根据断层走向重新布置掘进配巷，从而增加工作面可采储量，延长工作面回采时间。
3 工作面煤柱回收的实施方案
3.1 工作面第一次配巷
145工作面形成后通过收集资料分析，在工作面里段临近回风巷的断层位置与最初分析的位置偏移较大，在断层和工作面回风巷之间还有煤柱。如果145工作面开采以后，剩下的煤柱被采空区、断层、井田边界包围，今后单独开采回收成本太高没有经济效益，且生产系统复杂，将形成永久损失。因此确定在工作面底板防治水同时切眼继续向上掘进，探明断层大小、位置等情况，根据探明的断层情况决定下一步配巷方案，同时探明断层情况为下一个工作面设计提供依据。在巷探时切眼向上掘进70m，揭露落差35m断层，结合回风巷钻探资料分析，断层走向向斜上方移动，确定沿断层重新配回风巷。由于衔接紧张，为减少配巷掘进时间，安排两组队伍同时掘进，一组队伍在切眼沿断层掘配回风巷，一组队伍在距切眼20Om处沿断层掘进配巷，最后两组掘进对穿相透，新增加I块可采煤。通过第一次配巷增加煤巷掘进工程量300m，增加可采面积12000㎡，增加可采煤量9万t，增加产值5000万元。利用工作面底板防治水加固时间进行工作面配巷改造，增加了储量，为缓解采掘衔接紧张工作做出了贡献。
3.2 工作面第二次配巷设计
工作面I块配巷结束后，145工作面开始整体安装。在安装期间，对回风巷上帮F37断层进一步进行了钻探分析，通过更多的钻探资料分析，F37断层出现了分叉，在两断层之间大约有13万吨三角形煤柱，根据分析资料我们进行了第二次配巷设计。Ⅱ块设计方案：配工作面运煤巷在A点沿下山掘进，边探边掘过断层后沿断层走向摸煤层顶板掘进；配运料巷在145工作面采空区下掘进运料石门，穿过断层后摸煤层顶板掘进，遇见断层后拐线沿断层走向掘进，回采时先采Ⅱ块煤。在施工中通过巷探，探明配回风巷巷道A点附近F37断层没有分叉，不存在煤柱，不具备开采条件，为此对Ⅱ块设计方案进行了修改，回风巷从里向外沿断层掘进，遇断层后沿断层走向拐线，B点穿过落差6m断层向上掘进与配回风巷贯通，最终形成了配采Ⅱ块。通过第二次配巷增加煤巷掘进工程量280m，配采Ⅱ块增加可采储量8万吨，新增产值4800万元。
3.3 工作面第三次配巷
145工作面停采线以外有一60m×70m煤柱，煤柱西边临近F37落差50m断层，东边临近F214落差5～9m断层，北面是145外块工作面采空区，南面将是145工作面采空区，留下来煤柱将成为永久损失，为把该块煤采出，我们沿采空区底板掘进100岩巷、沿断层掘进150m煤巷作为回风巷和后期支架运输通路，回采时超前工作面掘进60m煤巷，再沿空留巷作为运煤巷，通过工作面第三次配巷改造增加可采煤量3万余吨。
4 145工作面掘配巷安全防控措施
4.1 合理配置工作面的风量
①在保证工作面回风瓦斯可控的前提条件下，从防止瓦斯超限的角度出发，在实际生产过程中，可根据工作面瓦斯涌出量和温度情况合理配置工作面的供风量。②通风区全面负责该区通风，保证风量、风速及有害气体含量符合规程规定。
4.2 瓦斯防治防控措施
①瓦斯管理措施：通风区必须设专人专职瓦检工，经常检查工作面、进、回风巷、使用的电气设备设置点、硐室等地点的瓦斯及其他有害气体变化情况，发现問题要及时向矿调度所、通风区及矿总工程师汇报，并通知受威胁人员撤至安全地点。瓦检员必须严格执行瓦斯巡回检查制度和请示汇报制度，认真填写瓦斯检查班报手册和工作面瓦斯记录牌，并将瓦斯情况通知现场班队长及所有人员。当瓦斯超限时，瓦检员立即责令现场人员停止工作，由班队长负责将人员撤到安全地点，同时向调度所汇报，调度所通知受威胁人员撤至安全地点。通风区应保证工作面供风量达到设计值，风流控制必须可靠，通风区根据工作面瓦斯涌出量大小适时调整工作面配风量。工作面回风流中，不经瓦斯检查员检查瓦斯浓度，不得擅自停电检修电器设备及开关，瓦斯浓度不超限方可作业。回风巷必须悬挂瓦斯便携仪，并随工作面向前回采进行挪移，且要及时掌握回风气体情况，瓦斯超限及时采取措施处理。②瓦斯抽采。配运料巷瓦斯抽采方法：145里运料巷前期掘进时单头瓦斯涌出量为4.0m3/min，根据工作面煤层赋存条件、瓦斯涌出量、瓦斯来源、巷道布置、开采方法等因素的实际情况，在工作面防治瓦斯方面主要采取本煤层布置钻孔进行抽采，即掘进时，采用边抽边掘的方式，在145里运料巷两帮煤层内每隔25～40m（中线）施工一个钻场，呈两帮交替布置，每个钻场施工6个钻孔进行抽采。
工作面瓦斯治理：工作面上隅角瓦斯传感器悬挂在工作面上隅角处，其位置距运料巷上帮200～300mm，且距顶板不得大于300mm，距工作面切顶线500～1000mm，报警浓度≥0.8%，断电浓度≥0.8%，复电浓度<0.8%，断电范围是工作面及回风侧全部非本质安全型电器设备。
工作面瓦斯传感器悬挂在运料巷距煤壁往外不大于10m处，距顶不大于300mm，距帮不小于200mm，报警浓度≥0.8%，断电浓度≥0.8%，复电浓度小于0.8%，断电范围是工作面及回风侧全部非本质安全型电器设备。
工作面回风传感器距回风巷口10～15m，距顶不大于300mm，距帮不小于200mm，报警浓度≥0.8%，断电浓度≥0.8%，复电浓度<0.8%，断电范围是工作面及回风侧全部非本质安全型电器设备，其他按有关规定执行。
工作面上隅角瓦斯管理：回采期间，当班瓦斯员要加强对工作面上隅角的瓦斯检查，发现瓦斯异常时，必须立即停止割煤作业，待采取措施处理后，方可恢复割煤。切眼向外上帮15m掏槽0.3m×0.3m（宽×深），埋管进行瓦斯抽采。
5 效益分析
本矿由于地区衔接紧张，在该项目实施后，多采出煤炭20万t。煤炭作为不可再生能源，尤其是辛安矿煤种稀缺，作为永久损失的煤柱埋在地下非常可惜，因此将其回收出来具有良好的社会效益。
