小议残煤开采的巷道布置

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摘要：文章根据衰老矿井的实际，分析了残煤开采的适用条件，提出了残煤开采中合理布置巷道的方案。对衰老、储量枯竭的矿井，应利用现有生产系统和设备进行改造与延深，以提高资源回收。在巷道布置和采煤方法的选择上，应本着残煤不残采的原则，充分利用综采放顶煤等先进技术，保证在安全生产的基础上创造更高的经济效益。

关键词：残煤开采巷道布置防火顶板

西安煤矿是20世纪50年产的老矿井，原设计井田开拓方式为立井阶段石门，开采范围走向长3.7km，宽1.0km，面积为3.7km2，开采标高-65～-390m水平之间，可采煤层有两层，上煤厚6～8m，下煤厚16～20m，自燃发火期为3～6个月，设计年产量为90万吨/年。立井报废后改为斜井片盘分区石门开拓。到“十五”末期，已经全部进入残采和复采阶段。

一、残煤赋存特征

所谓残煤是指生产矿井储量损失表已经填报的那一部分损失量（主要是设计损失和地质及水文地质损失）以及转出、注销、报损及表外储量。一般为井田煤柱，区间（阶段）煤柱，落后采煤法的损失量，丢失的顶底煤，遗弃薄、劣煤以及零星块段等。

1．煤柱。

（1）区间（阶段）煤柱及大小绞车道煤柱，这一类型的煤柱在生产矿井损失量中占有一定比重，其储量一般占采区工业储量的15%～20%；

（2）因灾害事故而留设的隔离煤柱，如火、瓦斯事故；以及因着火而没有开采的区域；

（3）井田境界煤柱：即各井田之间留设的技术境界煤柱，一般留20～30m。

2．浮煤：重点是落后采煤法的采区，由于在落煤过程中被顶板岩石冒落所覆盖，因此遗留了大量浮煤。

3．底煤：主要是落后采煤法在掘进期间没有沿煤层底板送道，造成开采中丢底煤。而且由于采优弃劣，个别井区的小槽煤及煤层底板附近1.5～2.0m的劣煤亦往往遗弃不采，丢失大量资源。

4．地质构造复杂区段，由于受断层切割褶曲影响，往往丢失大量煤柱或顶、底煤。

二、采煤方法

由于残煤煤体不连续、疏松易冒的特点，以及瓦斯含量相对减少的实际情况，以利于顶板管理，利于消防火和瓦斯管理出发，经多年开采实践，逐步形成了按煤层厚度、倾角分类的几种采煤方法：

1．煤层倾角小于25°，煤层厚度大于6.0m，选用单一长壁全陷扒顶煤采法（单扒）开采。此采法为负压通风，由于倾角小于25°，支架稳定性易于实现。煤层厚度大于6.0m，使工作面顶板易维护，避免掘进准备过程中的冒顶而影响回采。

2．煤层倾角大于25°小于40°的不连续残煤，选用巷柱采法开采。此时，煤层可沿人工槽自滑。这种倾斜，使瓦斯多积聚在采空区的高顶处，放煤口附近瓦斯很小。只要放煤口及时落严，安全程度是有保障的。当开采条件具备时，可选用综采放顶煤技术。

3．煤层倾角大于45°，煤层厚度大于8.0m的残煤，用小段高（一般10m）、单扒采法开采。此时，沿顶底板形成入排风系统，近水平布置工作面。顶煤厚度一般为采高的3～5倍。顶板厚度小，顶板留不住，提前来矸；顶煤厚度大，推进速度慢，顶煤下不来或“盖被”，留下了发火隐患。

4．煤层倾角近水平或近水平布置的残煤，瓦斯含量小，煤质疏松易冒，也可采用巷柱采法开采。这时，如布置单扒面，工作面易淌煤矸，顶板很难管理。因此，快采快挑优越性明显。

5．对于煤层倾角大于45°，煤层厚度4～6m的原始块段或连续煤体，用巷道长壁法（巷道法）开采。巷道长壁采法的瓦斯多集中于风道后尾巷，而其余采空区内并无瓦斯积存。因此，采用巷长采法，可连续推进，提高回收率，减少回采巷道。

6．煤体较稳定，浅部开采保护地表建筑物，部分采区亦采用金属网假顶分层或水砂充填常规采法，正常管理。

三、巷道布置

残煤巷道布置应从完善生产系统出发，依据残煤疏松易冒、煤层变化大的特点加以确定。根据本矿实际情况，应注意以下几个方面：

1．主要巷道应尽量利用原有巷道，区内共用巷道应尽量开凿在煤层下部的小槽煤中，其它准备巷道应多送煤巷、少送岩巷。由于残煤块段普遍较小，少则几千吨，多则几万吨。复用原有岩巷，以及增加煤巷，可节省投资；区内共用巷道开凿在小槽煤中，即可防止采区准备时的发火，巷道又有较稳定的顶底板，防止掉底。由于残煤块段小、连续性差、厚薄不均，因此开采前后可能多次送道，逐一开采，有时使掘进率增大，但送煤巷本身也弥补了上述不足。

2．应尽可能回收煤炭资源。残煤井（区）均为贫煤井（区），加强煤炭回收是取得效益的重要一环。设计时，应充分运用原始资料，分析原旧巷道和构造位置在较长时间内的相对位移，经邻近巷道揭露证实后再确定准备采区的相关位置。

本矿残煤布置方式有以下几种类型：

（1）回收较大煤柱时，如阶段煤柱和留设大的区间煤柱，一般沿采迹（急倾斜沿顶底板）布置，既回收了煤炭资源，又使巷道处于免压带

；

（2）回收尺寸小和储量少的煤柱，如小阶段煤柱，将上、下顺槽布置在煤柱上下的采迹内，将煤柱全部采出；

（3）回收水砂充填区内残煤时，为防止掉底、保证支架稳定性，常沿煤层底板布置、沿砂面掘进。如底板往上已用水砂充填采过几个分层，则沿砂面上限标高降低2.0m布置，沿砂面掘进；

（4）水砂充填区丢底的残煤，利用小槽煤布置的采区一同采出；

（5）巷长、巷柱采法煤层较大时，横川应交错沿顶、底板布置，送在煤层内，以利于提高回采率。

3．应有利于通风管理、防止发火。残煤区应布置有边界道，倾角大的煤层，最上两个横川应分别沿顶底板错开布置，以便为风门安设创造条件。

残煤巷道布置应本着“掘、灭、采”的原则，区内巷道应力求揭露原旧巷、高温和火点，使之在准备期间得到预先处理。残煤发火特点是层间残煤最易发火，区内煤柱次之。

应依据上述不同情况，确定采区尺寸及隔绝长度。但残煤区布置均应以小尺寸为宜。残煤煤柱区，斜长应小于50m，走向长度小于100～120m；区内残煤复采，斜长应小于20m，走向长度小于50m；残煤缓倾斜面长小于20m，急斜段高小于10m，可考虑取消小阶段煤柱。因为面短（段高小于10m的）推进速度快，上段既使局部有高温，采空区碎矸的滑落也及时起到抑制作用，并随工作面前进，抑制作用不断加强。

对厚度大于6m、段高大于20m的急斜块段，应与采空区隔绝，以防止上段高温火点的威胁。具有下降风的采区，变坡点受负压作用大，顶板又是瓦斯易积存区，应力求布置在岩石中或煤巷发券，以防发火。

四、残采技术管理

残煤开采，不安全因素较多，主要表现在：

1．由于开采过程中既开帮又挑顶，使顶板处于剧烈活动，不利于施工管理。

2．由于采空区内顶板冒落程度不同，顶板凹凸不平，并有高冒，必然产生涡流和局部瓦斯积聚。

3．残采回采率40%～50%，区内丢煤多，给煤炭自燃发火创造了条件。

4．残采两带高度大、影响范围大，易受积水威胁；浅部残采，呈现抽冒，对地表破坏大，也直接受地表水威胁。

针对上述不安全因素，技术管理的重点是：通风系统、瓦斯、消防火和顶板应采取相应措施加强管理。残采区必须构成独立负压通风，通风构筑物必须齐全。巷长、巷柱采法应保持三条切割，一条开采，一条运料行人，一条开凿。随切割透回风道后，应及时落严。要加强瓦斯管理，风道上帮及风道后尾巷不准挑顶开帮，以防高顶瓦斯积聚，采过后要及时落严；机电设备要杜绝失爆。残采区要有足够的消防火手段，如注阻化泥浆、注水、注砂、及时封闭等。开采前系统要健全，封闭材料应运至区内。开采后，要加强老塘及风道后尾巷CO的检查。残采由于煤质疏松易冒，应加强工作面戗棚（柱）的支护，采取稳定性措施，有条件的工作面，采用单体液压支柱与Π钢配套，密集型支护，有力控制顶板。

综上所述，对衰老、储量枯竭的矿井，应利用现有生产系统和设备进行改造与延深，这是老井挖潜、提高资源回收的一个重要途径。在巷道布置和采煤方法的选择上应本着残煤不残采的原则，充分利用综采放顶煤等先进技术，保证在安全生产的基础上创造更高的经济效益。