關于復采階段煤柱方法探討

礦井自1994年至2003年期間，由于受當時生產技術條件、經濟基礎及工程技術管理人員缺乏等諸多因素的影響，一直采用非正規開采方法（即殘柱法高落式開采方法）進行采掘活動。該開采方法的生產準備是沿煤層走向或傾向開掘大量煤巷，回采時是由巷道切割成的部分小塊煤柱進行人工爆破落煤，工作面頂板管理采用不支護或少支護的方式。該方法無論是在安全、開采設計及規劃、生產接續上；還是在安全生產管理等方面都存在很大的困難，不僅不符合國家有關法律、法規、規范、《煤礦安全規程》及技術標準的要求，而且也制約著企業的自身發展。其主要表現有如下缺點：

1、該方法是在正壓通風下進行作業

由于所謂殘柱法高落式開采方法就是掘進送道采煤，故在整個生產準備及開采過程中，都需安設通風局扇來給作業場所供風。這不僅多耗費大量的電能，使得噸煤成本大大提高，而且如果出現兩個以上作業場所時，就將出現串聯通風或循環風的不安全局面，給安全生產帶來安全隱患。

2、掘進巷道長度受瓦斯涌出及通風距離的限制

在生產準備過程中，如果巷道過長，工作面的瓦斯很難排出，很容易出現循環供風現象，這將造成瓦斯事故。如果巷道過短，雖然解決了通風問題，但又給生產接續、系統布置造成一定的影響。故該方法由于受瓦斯及通風距離長度等條件的制約，所以在一次生產準備中所圈定的煤量也就受到限制，從而造成巷道掘進率增大、產煤量少、生產率低等被動局面。

3、殘柱法高落式開采方法不能滿足作業人員在有支護條件下進行作業，回采條件惡劣，不安全

由于該方法是送完巷道后，在巷道內進行放倉，而倉內不但沒有支護，而且面積大、頂板又相當高，作業人員需站在冒落的浮貨上進行打眼、裝藥等作業活動，這是相當危險的，隨時都有可能造人員傷亡事故。故在安全上沒有保障。

4、工作面不具備安全出口

由于該方法是獨頭作業，因此不具備兩個安全出口。采用該方法一旦作業場所的后方出現冒頂，必將所有作業人員全部堵在里面，使得作業人員無法逃生。如果冒頂面積特別大，很有可能造成多人傷亡事故。

綜上所述，該方法不僅屬于極其落后的、也是我國已經淘汰多年的采煤方法，而且在安全上存在著非常大、相當多的安全隱患。據統計礦井自1994年至2003年期間，僅直接在采掘活動中造成死亡人數占死亡總數的85﹪，給礦井帶來巨大的經濟損失。同時，在生產技術管理上也存在著相當大的困難，在礦井生產系統布置上極為困難，造成生產準備接續十分緊張，制約著企業的經濟發展。

因此，為了企業能夠長期可持續的生存與發展，根據國家最近提出的取替一切非正規的采煤方法的要求，必須尋求適合本礦井地質條件的采煤方法。于是在2003年年末至今，通過不斷的研究與摸索，初步找到了比較適合開采階段煤柱的較好方法，即采用特厚煤層水平分段（層）放頂煤開采方法。并對端頭進行封堵,以減少采空區的自燃發火和有害氣體的涌出。

下面就該采煤方法結合我公司礦井的自然條件、地質條件開采技術條件等逐一加以論述。

礦井主要是利用原龍鳳礦報廢的生產系統，開采的煤層是原龍鳳礦井工開采時（日偽時期和建國初期）水平階段剩余煤量、人為留置的段間煤柱、殘煤和三角煤。因此，煤層賦存總體構造形態與原始基本相同。

1、從礦井的地質條件方面

根據資料顯示，區域內地質構造比較簡單，煤層呈東西走向，由南向北傾斜，傾角在30°左右。井田西側有一條較大的正斷層，撫順礦區編號為Ｆ8斷層，斷層走向近似南北，傾向南西，傾角15°～35°，落差5～15ｍ。井田的東邊界存在有Ｆ9斷層和Ｆ12斷層。Ｆ9號斷層位于井田的東部，屬于逆斷層，其傾向為北向西38°， 傾角在14°～26°之間，傾斜位移60ｍ～110ｍ，水平位移50ｍ～70ｍ。Ｆ9號斷層為隱伏性斷層，其隱伏在煤層－218ｍ水平以下。

井田內巖漿巖為玄武巖，灰綠色，主要成分為輝石和斜長石，呈塊狀或杏仁狀構造，位于主要開采煤層以下，主采煤層無巖漿巖侵入。

井田一層煤（也稱本層煤）為主采煤層。一層煤是由2～28個分層組成的復合煤層，煤層中夾有炭質頁巖、泥質頁巖、泥質粉砂巖、砂巖和燭煤，夾矸厚度在0.05～10.00ｍ之間。煤層呈東西走向，向北傾斜，煤層傾角在30°～40°之間，煤層厚度在62ｍ左右，頂板為油母頁巖，底板為凝灰巖、玄武巖。由此可見，本層煤是復合煤層，結構復雜，賦存狀態較穩定，厚度變化不大。屬于較穩定的單斜煤層。

井田內的南翼本層煤已被龍鳳礦井工開采，現只剩人為留置的水平階段煤柱、構造剩余煤量和三角殘煤。其中煤柱水平柱厚在6～8ｍ之間，貫穿整個井田，煤柱水平柱厚的上、下部均為采空區，采空區均用河砂和煉油廠廢頁巖充填物充填。由此可見，整個井田留置的水平階段煤柱呈水平狀態存在，事實上完全可以視為傾斜單一特厚煤層之水平分段（層）非常適合布置走向長壁放頂煤工作面。

2、從頂板冒落后對采空區的覆蓋性方面

由于階段煤柱水平柱厚的上、下部的采空區均為河砂和煉油廠廢頁巖充填物，該充填物經過多年的沉降，早已壓實，已經形成了再生層。而這種充填物的再生頂板易冒落，且冒落后對采空區的覆蓋比較嚴密，能夠起到隔絕瓦斯，防止采空區內的瓦斯向外涌出。因此，采用該采煤方法，對工作面內的瓦斯管理比較容易，只要按照設計要求為工作面分配足夠的風量，就能保證工作面內的瓦斯不超限，就是一旦出現瓦斯超限時，由于該采煤方面是采用負壓通風，可使工作面暫停作業，待瓦斯自然排凈后，可恢復生產。故再生頂板對瓦斯管理有利。表明該采煤方法可行。

3、從礦井的水文地質條件方面

一層煤如前述為傾角為30°～40°之傾斜煤層，其自然層上部巖層由上至下為油頁巖層、綠色頁巖泥灰巖層和第四系沖擊層。褐色油頁巖位于煤層之上，為井田主要隔水層。該層層理發育，結構致密，厚度一般在140ｍ左右，是良好的隔水層。主要含水層自上而下為：第四系沖擊層強含水層，第三系泥灰巖弱含水層，第三系凝灰巖含水層和白堊系砂礫巖含水層。井田東部有海新河、北部有渾河，渾河是區域內主要河流，發源于遼寧省清原縣，全長364ｋｍ，由東向西流至遼河入渤海，在撫順地區最高洪水位82.7ｍ，最大洪峰流量為1960ｍ3/ｓ。

井田南部為丘陵，北部是沖積平原，井田沖水因素主要有第四系沖擊層自然涌水和大氣降水兩個方面，水文地質條件屬于簡單型。目前，礦井開采－270ｍ和－325ｍ階段煤柱。從采場活動范圍上看完全處于傾斜自然隔水層的保護下；另一方面，階段水平煤柱上部的舊采跡積水及礦井涌水，均流至原龍鳳礦－570ｍ中巷后，再流入老虎臺井田－580ｍ水倉，最后由－580ｍ排到地面。由此可見，井田上部地表無較大的水體和其它建筑物，對開采夠不成威脅，故適合采用放頂煤采法的應用及布置。

4、從其它開采技術條件方面

礦井是具有“水、火、瓦斯、煤塵”等災害的礦井，根據撫順煤炭科學研究院2005年礦井瓦斯等級鑒定結果，礦井瓦斯最大相對涌出量為7.44ｍ3/ｔ，絕對涌出量為1.82ｍ3/ｍｉｎ，屬于低沼氣礦井，無煤與瓦斯突出的可能性。煤塵爆炸指數41.66﹪，根據原龍鳳礦采樣分析，自然發火期為1～3個月。由于礦井開采的是階段煤柱，其煤柱的上、下均為廢頁巖充填物，煤層內的瓦斯大部分已經釋放，加上煤層較濕潤。因此，礦井自然發火期的時效極有可能改變，加之對自然發火要素的掌握和控制，使發火期得以延長是完全可能的。故在回采過程中，當工作面向前推進時，采取每30ｍ進行兩順槽封堵等安全技術措施，完全可以控制住自然發火的潛在因素。勿庸置疑，從安全技術層面上看，采用走向長壁后退式放頂煤采煤方法是完全可行的。

綜上所述，根據礦井近兩年的生產實踐，從安全角度上來看，自采用該方法以來，從未發生一起死亡事故，使礦井的安全得到了充分保障；從生產技術管理上來看，礦井的生產系統得到較大的改善，不但使得礦井的質量標準化一越上了一個新的臺階，也使得礦井的生產能力由原12.00萬ｔ/ａ提高到20.00萬ｔ/ａ；從經濟效益上來看，由于礦井生產能力的大大提高，使得礦井的經濟效益得到大幅度的改善、提高，從而使礦井具備足夠的能力，拿出大量資金對礦井安全裝備、技術裝備等各個系統進行徹底改造，同時也使員工工資收入及各項福利得到提高。故采用走向長壁后退式放頂煤采煤方法是可行的。


關鍵詞：復采階段方法