厚煤层综采工作面分层开采新型洒浆技术

关键词：采矿；综采；厚煤层；分层开采；洒浆；防火 
0.引言
谢一矿1952年11月投产，设计年生产能力为30万t。2005年底，谢一矿和望峰岗矿建项目部进行合并后，设计年生产能力达300万t。望峰岗矿井井田面积约19.6平方公里，主采煤层共6层，平均总厚为22.46米，煤层赋存稳定。全井田地质储量5.61亿吨，可采储量2.90亿吨，且煤质优良，以低～特低硫、中～低灰、中～中高发热量、中挥发份、含油～富油的焦煤为主。
谢一矿北与新庄孜煤矿毗邻，南至隗店断层(浅部以新谢边界和Ⅵ一Ⅶ为界)，西以A1煤层露头线为界，东止于一1200mC15煤层等高线，矿井浅部(一660m以上)走向3.29k，深部(一660m以下)走向8.1km，全矿井总面积约28.9km。谢一矿1979年被定为突出矿井，可采煤层13层，其中C15、C13、B1lb、B9b、B4b为突出煤层，B7、B8煤层为富瓦斯煤层。煤层瓦斯含量较高，C13、B11及B9煤层瓦斯含量高达15～20m3/t。实测各主要煤层最大瓦斯压力：C13煤层4．2MPa，B11煤层3．47MPa，B9b煤层5．4MPa，B4b煤层2．1MPa。
1.工作面地质概况
本次回采范围北起-780中央石门以南32m，南至-780mC13出煤石门，上限标高为-704.6m，下限标高约为—783.1m；上阶段5111C13及5111（3）工作面已回采，下阶段C13煤层尚未掘进，北翼5122C13工作面未掘进，上覆5121C15及5111C15煤层已回采，本工作面大部分处于保护范围以内，处理风巷附近为上覆5121C15及5111C15煤层实垛。本次回采范围内C13煤层赋存较稳定，煤层厚度在4.0～7.4m之间，平均厚约6.2m。煤层顶板上有厚度约0.2m的煤线，该煤线赋存不稳定。本次施工范围内上覆C15工作面作为上保护层大部分已回采，根据资料，预计该区域C13煤层瓦斯参数为：坚固性系数f＝0.28～0.14、放散初速度Δp＝8～13，瓦斯含量3.78m3/t，残余瓦斯压力0.5 Mpa/t。本次回采范围内C13煤层总体呈向斜构造形态，平均走向约340°，倾向NE方向，平均倾角21°，在回采范围内两顺槽在掘进过程中共揭露落差0.4m～2.5m的正断层9条, 对回采都有一定的影响[1]。
2.回采方案的确定
5121C13顶区工作面属被保护层开采，工作面煤厚4.0～7.4m，平均约6.2m，伪顶为0.3～1.0m的泥岩，直接顶为2.5～6.0m的砂质泥岩。工作面分上下两层回采，本次回采上分层，采高3.5米，工作面走向长1242.50m，倾斜长164m。采用综合机械化走向长壁后退式回采，全部垮落法管理顶板。根据现场情况，5121C13顶区工作面划分两期进行回采，一期回采至-780出煤石门止。为保证下分层的回采，回采上分层时对采空区进行灌浆及全面洒浆，促使其形成再生顶板。

图1 工作面巷道布置图
3.煤层自燃倾向性及火灾隐患分析
5121C13顶区工作面煤层自燃发火期为3～6个月，自燃等级为II级。该面为分层开采，按照正常回采速度，顶分层工作面回采时间约6.4个月。回采面主要火灾隐患为：因分层回采工艺及该面煤层条件，造成遗煤较多。若采后封闭不严，容易造成采空区漏风引起煤层自燃发火。在众多的防灭火技术中，黄泥灌浆是煤矿数十年来一直采用、并且仍然有效的重要手段之一，随着采煤工艺的改进，灌浆工艺也应随之改变。[2]
4.防灭火措施
1）深浅部联合向工作面灌浆，随采随灌，采空区洒浆。
2）提高工作面回采率，回采后及时放顶。
3）通风区每天两班向工作面采空区注氮。
4）通风区安人随时检查采空区CO 等有害气体浓度，发现CO 浓度异常及时汇报处理。
5）采空区最易发生自燃的漏风量为0.4～0.8m3/（分.米2），因此要严格通风管理，必要时打钻注浆隔离，减少漏风风路两端的压差，减少采空区漏风,对开采线、停采线、上下煤柱线内的采空区，应加强防火灌浆，预防煤炭自燃。
4.1  洒浆系统
4.1.1  浆水管路路线：
地面灌浆站→地面钻井→-660mN2回风石门→-660mC15顶板巷→-660m～-710m C15轨道下山→-710m5121C13顶区工作面下架石门→5121C13顶区风巷。
4.1.2  洒浆方法：
回采时实施工作面每架架尾洒浆。
4.1.3  洒浆技术装置布置方式：
在上风巷的灌浆管路中接个三通分出一路灌浆管路，用一路Φ51的高压胶管接通至工作面。在工作面每个支架后方沿工作面倾斜方向铺设Φ51×2.5m的高压胶管，最后一根Φ51×2.5m的高压胶管的末端使用Φ51的闷子封堵好。Φ51×2.5m高压胶管使用三通阀门Φ51-Φ25-Φ51串接起来，每一个三通阀门通过卡子固定在支架的后立柱上，在每个三通阀门上接一根Φ25×1.6m的短高压胶管，将其伸入支架后尾处，在三通阀门与短管接头处安设一个截止阀，每个截止阀控制一根胶管来进行洒浆作业。

图2  洒浆装置布置图
4.1.4  洒浆措施：
（1）洒浆过程中，应有专人看守管路和阀门，有异常情况时立即关闭阀门；
（2）工作面洒浆人员，在泥浆到达工作面以后，应注意观察现场，可适当摆动管子，以洒满所有角落、不留死角，将浮煤矸全部覆盖后即可。当工作面下机巷有浆涌出来时，要停止送浆，然后浆管内所存泥浆全部放完。管子内不应存浆，必要时用水冲管，先小水后大水；
（3）工作结束后应将阀门关严，在检查管路无其他情况后方可离开现场。
（4）为确保效果，工作面每次移架放顶后洒一次浆。
5.结论
（1）由于这种洒浆技术可操纵性强，维护方便，降低了工人劳动强度，节省了大量的人力，实现了高效生产。
（2）洒浆均匀，洒浆时间能保证，有利于工作面防火工作，在此工作面回采期间，上风巷回风内CO浓度一直在10ppm以下，保证了回采期间采空区内防灭火的要求，确保了安全顺利回采。
（3）能够形成很好的再生顶板，为底区的综合机械化回采做好了充分的准备。
（4）不污染环境，保证了工人的劳动场所的清洁干净。
通过采用厚煤层综采工作面分层开采洒浆技术能够实现矿井的安全、高产、高效、低耗的回采效果，具有较高的推广价值。

参考文献：
[1] 谢一矿5111B10工作面回采地质说明书[Z]．淮南：淮南矿业集团(有限)公司，2009.
[2] 岳超平．综采工作面防灭火灌浆工艺的探讨[B]．重庆：煤炭科学研究总院重庆分院，2005.