優化巷道布置 提高煤炭資源回收率

 引言
煤炭資源是不可再生資源，如何科學合理地開采煤炭資源，提高煤炭資源回收率，使煤炭資源開發合理、有序，走向可持續發展之路已成為當前我國煤炭資源開采急需解決的重要問題。
神華寧煤集團靈新煤礦屬于碎石井礦區，區內主要含煤巖層系為早、中侏羅系延安組，共含煤37層，煤層總平均煤厚27.79m，含煤系數為7.8%。由上而下編號17層，主要可采煤層5層（二、六、十四、十五、十六號煤），平均總厚度為19.56m，主要可采煤層含煤系數為6.1%。區內開采的煤種屬于特低灰、特低硫、特低磷、較高水分的不粘結煤。現開采六、十四、十五、十六號煤層為中厚煤層。截止2011年12月31日，礦井保有資源儲量（111b+122b+333）29638.75萬噸，除去局部可采煤層以及暫不能利用儲量，實際期末保有資源儲量剩余17045.2萬噸。
1 優化采區設計，減少區段煤柱
靈新煤礦于1985年12月開工建設，礦井共設計7個采區，2010年通過優化采區設計，將原設計的六、七采區優化合并為新六采區，擴大采區走向長度和工作面傾斜寬度，采區合并后，工作面走向長度由原來的1500m增加到3600m，減少了采區之間的井筒保護煤柱和采區隔離煤柱，既提高了礦井生產能力，可多回收煤炭資源120萬噸。
2 克服地質構造帶及周邊小窯影響，合理布置工作面
靈新煤礦四、五采區回采工作面由于受古小窯破壞和地質構造的影響，無法布置正規工作面回采，我們通過優化設計，將四采區L4406工作面和L4306工作面，五采區L5114工作面采用“刀幣形”布置（圖1），對L5115綜采工作面采用“馬鞍形”布置（圖2），工作面傾向長度由57米變更為280米，提高了煤炭資源回采率，多回收了煤炭資源82.61萬噸。
3 加強探測，回收三角煤
磁窯堡向斜軸走向近南北，北窄南寬兩翼不對稱。西翼：傾角12～14°，東翼：傾角41～80°。靈新井田東部以磁窯堡向斜軸為界主采西翼煤層。為了多回收煤炭資源，在四采區+1115m石門處施工探巷，探明磁窯堡向斜軸的具體位置，在L4506機巷于磁窯堡向斜軸之間布置了L4706工作面，多回收煤炭資源7.88萬噸。
4 改變工作面風巷方位，布置不等長工作面
復雜的地質構造嚴重影響了五采區上區段工作面的回采率。基于下區段煤炭資源回采率的研究，靈新煤礦對工作面的設計方案進行了充分的技術論證、分析和方案對比，甄選出最佳實施方案。對L5314綜采工作面風巷改變方位角，采用不等長布置，工作面回采過程中隨工作面傾斜長度的變化不斷增、減工作面支架及刮板輸送機框架，多回收煤炭資源23萬噸。
5 加強礦壓觀測，合理留設煤柱尺寸，減少煤柱損失
通過礦壓觀測，結合礦井生產的實際情況，探索礦井礦壓顯現的分布規律，根據煤層群聯合開采的礦壓顯現規律，將下分層巷道布置在應力降低區。從理論上講，在應力降低區內，巷道越靠近采空區，壓力越小，煤柱損失越小。根據近幾年的開采經驗，優化巷道支護方式及支護形式，將區段隔離煤柱由原來的30m減少為15m。
6 積極采用沿空留巷新技術，減少區段煤柱
沿空留巷和沿空送巷是上世紀煤炭開采的新技術，由于受開采條件限制，一直未廣泛推廣。為提高煤炭資源回收，我礦安排專人到其他礦井學習，引進沿空留巷技術和設備，在四采區L4406工作面機巷采用沿空留巷技術，將L4406工作面機巷保留下來作為下一區段L4606工作面風巷，減少了區段煤柱留設，多回收了煤炭資源8萬噸。
7 加大設備投入，優化設備選型，實現中厚煤層一次采全高
綜采設備的選型對提高煤炭資源的回收起著決定性的作用，設備選型不當容易造成綜采工作面丟煤或破頂、破底開采。在工作面開采前，靈新煤礦根據地測科提供的地質資料，合理選擇綜采支架和采煤機，實現中厚煤層一次性采全高，杜絕因設備選型不當造成的丟煤現象。
8 排除開采巨大水患，為老空下煤層開采奠定基礎
由于四采區綜采工作面受上覆二號煤老窯采空區積水影響，通過走訪毗鄰的磁礦老礦區，并對地表范圍內的各類開采遺跡進行調查和資料收集，確定了工作面頂部老空區及淺部露頭附近古小窯的確實存在性，預計古小窯內有積水量，嚴重威脅四采區煤炭資源的正常回收，通過物探技術確定積水邊界，在井下利用鉆探的方式對古小窯內的積水井下探放。在L4306、L4406工作面累計施工鉆孔182個，鉆深7650.84m，累計鉆孔疏放水量約187萬m3，現四采區綜采工作面已安全開采過老空區，確保了煤炭資源回收利用，多回收煤炭資源184.49萬噸。
9 積極探索河下采煤新技術，實現西天河下無煤柱開采
西天河是井田范圍內唯一常年地表徑流，屬季節性河流。枯水期西天河的流量為40～60m3/h，豐水期（雨季）流量達到260m3/h，下暴雨發生洪水的流量為11880～15000m3/h，持續時間6-8小時，水頭高度2米。西天河河床底與侏羅地層不整合接觸，河床距基巖面的厚度5米，在基巖頂面上有礫石層，礫石層厚0.1～0.2米，礫石層含水，礫石層以上是風積砂巖，遇水以后成泥，容易變形，導水性差，含水極少。
在綜采工作面采空區上方布置兩個覆巖破壞觀測孔，在工作面上方布置一個采前補勘對比孔。應用JCD-2型井下彩色電視系統對工作面采空區上方的兩個覆巖破壞觀測孔及工作面上方采前補勘對比孔進行觀測。通過對1個采前對比孔和兩個采后觀測孔所進行的鉆孔沖洗液漏失量觀測及彩色鉆孔電視觀測結果進行分析，得出結論如下：首次確定了碎石井井田靈新煤礦綜采的垮落帶高度為15.31～20.65m，冒采比為5.7～9.4，導水裂縫帶的高度為41.42～56.03m，裂高采厚比為18.9～20.8。工作面的基巖柱垂高約為69～119m，距西天河的最小垂距為89m，是工作面距西天河最近的地方，為了安全起見，在基巖柱垂高小于79m的塊段（50×145m2）內實行限厚開采，使得防水安全煤巖柱尺寸能夠完全滿足《規程》的要求。在基巖柱垂高為79～119m的塊段內，開采厚度允許不超過最大采厚2.8m，保證了西天河水體不會受到破壞。
通過實施西天河下不留設煤柱開采的試驗，結合三下采煤技術，加強了礦井資源儲量回收，提高了采區回采率，累計在西天河下開采出煤量41.09萬噸，在公路下采出煤量18.56萬噸，合計在“三下”采出煤量59.65萬噸。
10 結束語
幾年來，通過對煤炭資源的現場加強管理和利用，改變回采工藝方式，合理減少區段煤柱尺寸，積極引進新工藝、新設備，使幾年來多回收的煤炭資源達到485萬噸，煤炭資源回采率大幅提升。