塔山煤礦作為同煤集團第一個進入石炭系煤層開采的特大型現代化礦井,通過科學論證、理論研究和工業性試驗,積極探索特厚煤層綜放工作面小煤柱留設技術適用性研究,取得了顯著成效,不僅提高了資源回采率,而且走出了一條小煤柱開采技術的新路子。該項技術獲得煤炭工業協會科技進步一等獎。
近年來,隨著開采范圍不斷擴大,塔山煤礦采場應力向深部轉移,受采掘接替限制,工作面順槽采用沿空掘巷對采對掘。在回采過程中,臨空順槽受二次采動影響劇烈,巷道變形嚴重,局部地段變形已嚴重影響安全生產,且礦井在回采初期留設較大煤柱尺寸,造成一定的煤炭資源浪費。針對這一實際,塔山煤礦組織技術力量積極開展石炭系特厚煤層小煤柱留設技術研究。
8204工作面是該礦布置的第一個小煤柱工作面,設計走向長度960米,可采走向長度750米,傾向長度162米,平均煤層厚度14.1米,可采儲量238萬噸。在地質條件及支護、開采相似的條件下,按照以往技術指標,工作面間區段煤柱需留設寬度為38米——45米,每100米煤柱損失煤炭資源約50萬噸——100萬噸。該礦通過微震、數值模擬及理論分析,綜合考慮巷道寬度、煤層厚度和煤柱變形情況,將8204工作面煤柱留設由原來的38米減小為6米,其余32米煤柱可全部采出。
為確保8204小煤柱工作面安全高效開采,塔山煤礦利用科技手段,科學制定回采措施:針對工作面兩順槽在掘進期間的巷道支護強度高,引進了JW高強度鋼帶支護,同時配合使用組合錨索支護、耦合讓均壓技術、多次噴漿護巷等技術,保證了臨空巷道在掘進及回采期間的頂板安全;創新性地在5204巷道施工混凝土耦合承壓墻,以此來輔助支撐頂板,隔絕采空區氣體,防止瓦斯外泄。
在瓦斯防治上,該礦采取增大配風量、地面鉆孔抽放、上隅角埋管抽放、本煤層鉆孔抽放、頂板抽放巷結合瓦斯引導鉆孔封閉抽放等技術手段,有效解決了工作面回采期間瓦斯突出的問題;通過實施井下注氮結合地面垂直鉆孔抽放置換采空區高濃度瓦斯技術,使采空區上部高濃度瓦斯混合氣體排出地面,有效降低了采空區瓦斯隱患。
在機電管理上,該礦推廣了轉載機智能封閉裝置、順槽皮帶機物料運輸小車、跨越式前部刮板機行人過橋等,極大地提高了安全保障力和勞動效率。
在綜合防塵治理上,他們通過推行鉆孔循環水裝置、膠囊封孔、自制PPR水幕和煤層注水工藝為主的礦井綜合防塵工藝,大大提高了降塵效果。
據統計,8204工作面從2015年6月初開采至2015年11月結束,共安全產出煤炭305.3萬噸,多回采煤炭68萬噸。
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