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孤島煤柱的安全開采技術

文檔作者：于洪濤，謝貴峰，馮朋文檔來源：山東能源肥城礦業(yè)集團		點擊數(shù)：	更新時間： 2022年12月10日
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江西煤炭科技
JIANGXI COAl2 SCIENCE 8L TECHNOLOGY
2013年第3期
NO．3 2013
孤島煤柱的安全開采技術
于洪濤，謝貴峰，馮朋
(山東能源肥城礦業(yè)集團曹莊煤礦，山東肥城271601)
摘要：曹莊煤礦東三、東四和西五采區(qū)是今后的主要生產(chǎn)采區(qū)，但這三個采區(qū)均為單翼采區(qū)，工作面走向短，儲量低。其
余采區(qū)都在回收煤柱，復雜的地質(zhì)條件導致了采場條件愈加困難，孤島煤柱的開采將會成為曹莊煤礦的開采重點。
關鍵詞：孤島煤柱；老礦井；安全開采
中圖分類號：TD823．87 文獻標識碼：B 文章編號：1006-2572(2013)03-0029-02
Safety Mining Technology of Isolated Pillar
Yu Hongtao，Xie Guifeng，F(xiàn)eng Peng
(Caozhuang Colliery of Shandong Energy Feicheng M ining Group Co．，Ltd．，F(xiàn)eicheng，Shandong 271601)
Abstract：Cao Zhuang east three，grabbing and west five coal mine mining area wil1 be the next main production
mining area，but these three mining area are all single wing mining area，the working face to short，reserves are
low．The rest of the mining area has been the basic pillar in recycling，complicated geological article led to the
increasingly difficult mining conditions，SO the island coal pillar mining will become Cao Zhuang coal mining．
Key word：isolated pillar；old mine；safety mining
肥城曹莊煤礦已是開采將近5O年的老礦井，隨著生
產(chǎn)能力的提高，可采儲量逐年下降，煤炭儲量枯竭，近幾年
為延長礦井服務年限，提高資源回收率，對一些由于受地
質(zhì)構造影響的煤柱工作面進行了開采，采取有效措施回收
了孤島煤柱工作面的煤炭資源，提高了資源回收率，增加
了經(jīng)濟效益。
1 工作面概況
1．1 工作面簡介
一120 m西大巷九層工作面，東側(cè)被斜交逆斷層CF 穿
切分開，西側(cè)至井田邊界煤柱線50 m處；南側(cè)為9408、
9406、9403工作面(分別于2007年3月、1998年6月、1996
年2月回采完畢)；北側(cè)至9802、9800煤柱工作面、9602工
作面(分別于2004年5月、2010年4月、2001年12月回采
完畢)。該工作面煤9兩極厚1．O5～ 1．60 m，平均厚1．34
m，f—1．5，局部含一層O～0．2 m的薄層炭質(zhì)粉砂巖夾石，
f一4，屬簡單結構、穩(wěn)定的中厚煤層，煤層傾向N3。W～
N29。E，走向變化不大；煤層傾角為ll?！?2。，平均17。。工
作面可采走向長度520 m，傾斜長度116 m。工作面揭露
F2、F3、F4等3條斷層，落差分別為0．5 m、0．4 m、0．6 m，
對工作面推采有一定影響(見表1)。該工作面采用高檔普
采進行煤柱回收。
表1 —120 m 西大巷煤柱工作面斷層構造
F4 NS45 70 正斷層0．6
— 120 rn西大
小 巷九層工作
面風道
1．2 工作面頂板類別
直接頂為深灰色粉砂巖，厚度8．77 m，質(zhì)細、性脆，節(jié)
理發(fā)育，下部含菱鐵質(zhì)結核及植物化石，f一3～4，局部為泥
灰?guī)r，致密堅硬，f一6～8。直接底為深灰色粉砂巖，厚度為
0．5 m，質(zhì)細、性脆，節(jié)理發(fā)育，含植物化石，f一3～4。直接
底下為10—1煤層，厚度為0．5 m。本面初垮步距11～15
m，初壓步距18～21 m，周壓步距6～10 m。回采期間采用
全部跨落法管理頂板。
· 29 ·
2 孤島煤柱工作面開采存在的問題
2．1 礦壓問題
隨著開采深度的不斷增加以及礦井的日益衰老，像孤
島煤柱這類采場將越來越多。孤島形和半島形煤柱可能
受幾個方向集中應力的疊加作用，應力集中，因而在煤柱
附近易形成沖擊礦壓。一120 m西大巷煤柱工作面存在沖
擊地壓的可能性，工作面上下端頭安全出口以及斷層處是
壓力集中區(qū)，將會制約著安全生產(chǎn)。
2．2 斷層因素
一120 m西大巷九層煤柱工作面斷層較多，斷層切斷了
巖層的整體性，對工作面附近的應力再分布有很大影響，
工作面開采后，形成側(cè)向支承壓力，煤層邊緣一定范圍內(nèi)
承受的壓力較大，動壓現(xiàn)象發(fā)生的頻率就高，斷層也是這
類工作面開采過程中的重要影響因素。
2．3 片幫的影響
由于工作面周圍采空區(qū)礦壓顯現(xiàn)明顯，易發(fā)生片幫，
尤其是發(fā)生大面積片幫事故，這就加大了支柱與煤壁之間
的端面距。如果不能及時對裸露的頂板支護，容易發(fā)生架
前冒頂事故，給安全帶來隱患，影響正常生產(chǎn)。
2．4 老巷的影響
一120 m西大巷九層煤柱工作面老巷較多，由于遺留時
間較長，老巷內(nèi)情況不明，通風管理難度較大，加之為孤島
煤柱，舊巷內(nèi)頂板壓力較大，巷道變形嚴重，回采期間必須
采取相應措施來防止各種事故的發(fā)生。
’3 孤島工作面開采的安全技術措施
3．1 工作面頂板管理
(1)工作面支護：本工作面采用齊梁直線柱支護形式。
頂梁為正懸臂，使用DZ1．6～1．8型單體液壓支柱配合
HDJB一1000型金屬鉸接頂梁支護頂板，頂梁之上鋪設尼
龍網(wǎng)護頂，隔2架頂梁間套一根3．2 I13．的長鋼梁，長鋼梁
竄使至煤幫，該面柱距為0．70 m，排距為1．0 m支護密度
為1．43根／m。。
(2)兩巷道超前支護：超前支護均采用兩排DZ2．0～
2．5 m單體液壓支柱配合HDJB一1000型金屬鉸接頂梁支
護，支護時以棚距為準，空肩處要墊實。兩巷超前支護距
離從煤壁算起均不低于50 m，兩巷超前支護內(nèi)的支撐高度
均不低于1．6 m，排距不小于0．7 m。支設超前支護支柱
鉆底時，鐵鞋下加墊雙板梁，當工作面兩巷中任一巷壓力
變大頂板破碎時，要及時延長超前支護長度，并采取了在
支設超前支護時利用廢舊溜槽幫或廢舊l1 工字鋼架設
于巷道原有鐵棚棚檔的中間加強背頂，這樣既保證了頂板
的完整性，又維護了巷道的高度，取得了較好的效果。
(3)端頭支護：在工作面上、下端頭支護范圍內(nèi)各采用
6架雙楔頂梁支護。雙楔頂梁要正懸臂架設，柱距0．65
m，排距1．0 m。工作面機頭(機尾)、運中巷(上風道)搭接
· 30 ·
處使用一對4．2 m花邊長鋼梁，兩根鋼梁間距0．4 m，一梁
三柱抬住運中巷(上幫)上風道(下幫)棚頭，并隨工作面推
進交替前移使用，保證了上下端頭兩安全出口的有效高
度。
3．2 對老巷道的處理
由于回采工作面內(nèi)部老巷道較多，且層位不一，因此
回采前必須將所有老巷分析清楚，以便根據(jù)不同層位巷道
采取不同措施，特別是穿層巷道必須進行擺木垛處理，巖
柱小于2．5 m的老巷范圍隔兩根頂梁間套一根3．2 m長
鋼梁。在煤層中的老巷，頂板完整時，采取支設雙排戴帽
點柱的方式，排距1 m，以鋼筋梯或鐵棚間距為柱距進行支
護；頂板破碎時，采取與工作面垂直方向支設金屬鉸接頂
梁的方式控制頂板。與工作面垂直的老巷過老巷范圍在
煤層中時，沿巷道方向支設雙排超前支護，在老巷出口上
下幫各支設一對4．2 m長鋼梁交替邁步前移加強支護。
3．3 對斷層、片幫嚴重的處理
當工作面遇斷層、片幫嚴重導致空頂面積大時，應采
取爆破預掛頂梁和隔兩架頂梁套使一根3．2 1TI長鋼梁方
式超前控制頂板，采煤機必須放慢牽引速度，緊跟采煤機
滾筒掛頂梁支設臨時支柱，并用方子木背嚴背實頂梁，其
次要避開頂板破碎處，應選在頂板完好處吃刀。當?shù)刭|(zhì)條
件變化，支柱變形嚴重時，根據(jù)支柱的變形方向加支反向
趄柱或傾向戧棚增加支柱的整體性來維護好頂板。
4 結語
一120 m西大巷九層工作面通過以上行之有效的措施，
用高檔普采進行孤島煤柱的開采，取得了成功，為曹莊煤
礦在此區(qū)域挖潛回收煤炭資源起到重要作用，為礦井原煤
產(chǎn)量的穩(wěn)定做出了較大貢獻。不僅為企業(yè)創(chuàng)造了顯著的
經(jīng)濟效益，更為以后開采類似工作面積累了寶貴的經(jīng)驗。
參考文獻：
E13劉建軍，楊立國．孤島窄條煤柱開采實踐(J]．水力采煤與管
道運輸，2006，(12)：23—25．
[2]董昌偉．孤島工作面沿空掘巷支護技術[J]．現(xiàn)代礦業(yè)，
2011，(7)：102— 104．
Z37趙天平．仰采孤島工作面遭遇復合頂板的回采方法EJ3．煤
礦安全，2004，(9)：24—25．
[4]杜計平，孟憲銳．采礦學[M]．徐州：中國礦業(yè)大學出版社，
2OO9．
作者簡介：于洪濤(1981一)，山東東平人，畢業(yè)于中國礦業(yè)大學
采礦工程專業(yè)，助理工程師，現(xiàn)在山東能源肥城礦業(yè)集團曹莊煤
礦技術科從事采煤專業(yè)技術管理工作。
收稿日期：2013—05—16 編輯：郭正義

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