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摘要：根据华坪煤矿区煤层的赋存情况，通过对洛塔煤矿32、33采区工业试验区的实验，经多方调研和方案比较，采用巷旁矸石充填沿空留巷技术开采极薄煤层，极大的提高了采区回采率；通过对工作面的支护改革，提高了工作面顶板稳定性，为类似条件下的极薄煤层开采提供了经验，值得在华坪煤矿区进行推广。
关键词：极薄煤层；矸石充填；沿空留巷
中图分类号：C35文献标识码： A
1、引言
传统煤炭开采带来两个的问题：一是地面煤矸石堆积成山；二是开采沉陷。二者对环境、资源危害严重，并对矿区的环境造成严重污染、破坏；开采沉陷严重破坏土地及地面建筑、各种公共设施，严重破坏地质构造及煤矿本身。我国农业人口众多、土地珍贵。土地破坏引发工農纠纷、加重就业负担，导致一系列问题。
无煤柱护巷技术是煤矿开采技术的一项重大改革，对于无煤柱护巷技术中的沿空留巷技术，二十世纪七十年代在前苏联、德国和英国等许多产煤国家得到比较迅速发展并逐步走向成熟，如德国煤矿无煤柱沿空留巷开采曾达80%以上。国内煤炭行业从二十世纪七、八十年代起至今，一直进行着窄煤柱和无煤柱护巷支护技术的研究和应用，无煤柱护巷支护技术中的沿空留巷技术曾经历了堆砌瓦石（矸石）、密集支柱、金属棚、高水材料垛式充填等留巷方式的无煤柱护巷的发展过程，积累了宝贵的生产技术经验。
采用薄煤层矸石充填沿空留巷开采新技术，不仅可以提高回采率，而且做到矸石不出井，这样既可以减少矸石占地、降低运输成本，还可以减轻对环境的污染，具有较好的经济效益和社会效益。
2、工程概况
洛塔煤矿采用平硐暗斜开拓方式，工作面采用走向长壁后退式采煤方法，矿井煤层平均厚度仅0.7m，且伪顶较厚，平均达0.8-1.2m，伪顶可随采随落，煤层平均倾角15°，属缓倾斜薄煤层。煤层无自燃发火特性。但煤层赋存条件稳定，无大的断层和褶曲构造影响，开采技术条件较好。
洛塔煤矿可采煤层埋深332m，各岩层的力学参数见表1所示。
表1各岩层的力学参数
围岩(从上自下) 岩层厚度
h/m 容重
γ/g.cm-3 单轴抗压强度
R/MPa 单轴抗拉强度
Rt/MPa 粘聚力
C/MPa 内摩擦角
Φ/° 弹性模量
E/GPa 泊松比
μ
1 上覆盖岩层 2.2 24 1.6 2.3 25 1.26 0.23
2 细砂岩 15 2.54 65 1.03 3.21 26 1.42 0.21
3 粉砂岩 15 2.64 40 1.80 4.25 32 1.65 0.29
4 中砂岩 10 2.4 36 2.91 3.31 31 1.24 0.24
5 泥岩 10 2.3 14 1.12 3.21 20 0.38 0.25
6 砂质泥岩 4.3 2.5 18 1.81 2.70 26 1.05 0.22
7 煤层 0.7 1.43 12 1.43 1.50 18 0.45 0.19
8 砂质泥岩 1.5 2.5 18 1.81 2.70 26 1.05 0.22
3、巷旁煤矸石充填沿空留巷试验
3.1回采工艺
工作面采用爆破法落煤，“四、六排”控顶，排距0.8m，柱距0.7m，单体液压支柱支护配绞接顶梁支护顶板；循环作业方式为“两采一准”，昼夜二个采煤、一个班检修。采用沿空留巷，矸石充填护巷方式，其平面布置图如图1所示。
图1 洛塔煤矿工业试验采掘平面图
3.2充填工艺
沿推进方向在巷道老空侧距棚腿0.5m处，与巷道平行砌筑3m宽的矸石带作为巷旁支护来维护巷道(见图2)。在运输巷上帮砌筑，作为下一个回采面的材料道，在不影响生产的情况下，尽量靠近工作面砌筑，与工作面煤壁保持2.5~3.5m的控顶距。矸石带砌筑要牢固。根据煤层的赋存条件、地质构造、沉积环境及顶底板岩性情况，充填带宽度设计为3m。
图2 矸石充填带巷旁支护示意图
工作面从开切眼开始回采，当工作面达到6排液压支柱后，采用木支柱将最后2排液压支柱替换。沿工作面倾向架设一排密集支柱，然后，在工作面沿走向每隔3.5m架设一排密集支柱，如图3所示。
图3采煤工作面支护工艺图
4 结论
湘西自治州洛塔煤矿矸石充填沿空留巷开采技术已经在部分采面实验，取得了一定成效。
（1）针对矿井32采区煤层薄，伪顶厚0.6m的实际，采取了放伪顶充填的回采方法，实现了该采区煤炭生产中的矸石不出井。
（2）在主要生产采区33采区，积极推广薄煤层机械开采，配备截煤机和单体液压支柱，淘汰了巷采、房柱式开采等浪费资源的落后采煤工艺，采取了沿空留巷的绿色开采技术，实现“以矸换煤”，采区回采率达到了90%。矸石充填效果如图4所示。
图4 矸石充填效果
（3）实施了煤矿固体废物综合利用治理工程。对原工业广场堆积的废弃固体废物进行了植被、修筑拦矸坝等保护治理，防止了煤矸石流失，实现了土地复垦利用。
因此，类比华坪煤矿区的煤层赋存条件，该煤矿区普遍采用斜井开拓方式，工作面采用走向长壁后退式采煤方法或巷采，矿井煤层厚度仅0.61～0.94m，且伪顶较厚，平均达0.4m，伪顶可随采随落，煤层平均倾角15°，属缓倾斜薄煤层。煤层无自燃发火特性。但煤层赋存条件稳定，无大的断层和褶曲构造影响。与洛塔煤矿工业实验区实验的煤层赋存条件基本一致，为类似条件下的极薄煤层开采提供了经验，值得在华坪煤矿区进行推广。
参考文献：
[1] 张荣立，何国纬，李铎.采矿工程设计手册.北京：煤炭工业出版社,2003.
[2] 钱鸣高，刘听成.矿山压力及其控制[M].北京：煤炭工业出版社,1984.
[3] 马念杰，侯朝炯.采准巷道矿压理论及应用[M].北京：煤炭工业出版社，1995.56～95
[4] 蔡美峰，孔广亚，贾立宏.岩体工程系统失稳的能量突变判断准则及其应用[J].北京科技大学学报，1997，19(4)：325～328
关键词：极薄煤层；矸石充填；沿空留巷
中图分类号：C35文献标识码： A
1、引言
传统煤炭开采带来两个的问题：一是地面煤矸石堆积成山；二是开采沉陷。二者对环境、资源危害严重，并对矿区的环境造成严重污染、破坏；开采沉陷严重破坏土地及地面建筑、各种公共设施，严重破坏地质构造及煤矿本身。我国农业人口众多、土地珍贵。土地破坏引发工農纠纷、加重就业负担，导致一系列问题。
无煤柱护巷技术是煤矿开采技术的一项重大改革，对于无煤柱护巷技术中的沿空留巷技术，二十世纪七十年代在前苏联、德国和英国等许多产煤国家得到比较迅速发展并逐步走向成熟，如德国煤矿无煤柱沿空留巷开采曾达80%以上。国内煤炭行业从二十世纪七、八十年代起至今，一直进行着窄煤柱和无煤柱护巷支护技术的研究和应用，无煤柱护巷支护技术中的沿空留巷技术曾经历了堆砌瓦石（矸石）、密集支柱、金属棚、高水材料垛式充填等留巷方式的无煤柱护巷的发展过程，积累了宝贵的生产技术经验。
采用薄煤层矸石充填沿空留巷开采新技术，不仅可以提高回采率，而且做到矸石不出井，这样既可以减少矸石占地、降低运输成本，还可以减轻对环境的污染，具有较好的经济效益和社会效益。
2、工程概况
洛塔煤矿采用平硐暗斜开拓方式，工作面采用走向长壁后退式采煤方法，矿井煤层平均厚度仅0.7m，且伪顶较厚，平均达0.8-1.2m，伪顶可随采随落，煤层平均倾角15°，属缓倾斜薄煤层。煤层无自燃发火特性。但煤层赋存条件稳定，无大的断层和褶曲构造影响，开采技术条件较好。
洛塔煤矿可采煤层埋深332m，各岩层的力学参数见表1所示。
表1各岩层的力学参数
围岩(从上自下) 岩层厚度
h/m 容重
γ/g.cm-3 单轴抗压强度
R/MPa 单轴抗拉强度
Rt/MPa 粘聚力
C/MPa 内摩擦角
Φ/° 弹性模量
E/GPa 泊松比
μ
1 上覆盖岩层 2.2 24 1.6 2.3 25 1.26 0.23
2 细砂岩 15 2.54 65 1.03 3.21 26 1.42 0.21
3 粉砂岩 15 2.64 40 1.80 4.25 32 1.65 0.29
4 中砂岩 10 2.4 36 2.91 3.31 31 1.24 0.24
5 泥岩 10 2.3 14 1.12 3.21 20 0.38 0.25
6 砂质泥岩 4.3 2.5 18 1.81 2.70 26 1.05 0.22
7 煤层 0.7 1.43 12 1.43 1.50 18 0.45 0.19
8 砂质泥岩 1.5 2.5 18 1.81 2.70 26 1.05 0.22
3、巷旁煤矸石充填沿空留巷试验
3.1回采工艺
工作面采用爆破法落煤，“四、六排”控顶，排距0.8m，柱距0.7m，单体液压支柱支护配绞接顶梁支护顶板；循环作业方式为“两采一准”，昼夜二个采煤、一个班检修。采用沿空留巷，矸石充填护巷方式，其平面布置图如图1所示。
图1 洛塔煤矿工业试验采掘平面图
3.2充填工艺
沿推进方向在巷道老空侧距棚腿0.5m处，与巷道平行砌筑3m宽的矸石带作为巷旁支护来维护巷道(见图2)。在运输巷上帮砌筑，作为下一个回采面的材料道，在不影响生产的情况下，尽量靠近工作面砌筑，与工作面煤壁保持2.5~3.5m的控顶距。矸石带砌筑要牢固。根据煤层的赋存条件、地质构造、沉积环境及顶底板岩性情况，充填带宽度设计为3m。
图2 矸石充填带巷旁支护示意图
工作面从开切眼开始回采，当工作面达到6排液压支柱后，采用木支柱将最后2排液压支柱替换。沿工作面倾向架设一排密集支柱，然后，在工作面沿走向每隔3.5m架设一排密集支柱，如图3所示。
图3采煤工作面支护工艺图
4 结论
湘西自治州洛塔煤矿矸石充填沿空留巷开采技术已经在部分采面实验，取得了一定成效。
（1）针对矿井32采区煤层薄，伪顶厚0.6m的实际，采取了放伪顶充填的回采方法，实现了该采区煤炭生产中的矸石不出井。
（2）在主要生产采区33采区，积极推广薄煤层机械开采，配备截煤机和单体液压支柱，淘汰了巷采、房柱式开采等浪费资源的落后采煤工艺，采取了沿空留巷的绿色开采技术，实现“以矸换煤”，采区回采率达到了90%。矸石充填效果如图4所示。
图4 矸石充填效果
（3）实施了煤矿固体废物综合利用治理工程。对原工业广场堆积的废弃固体废物进行了植被、修筑拦矸坝等保护治理，防止了煤矸石流失，实现了土地复垦利用。
因此，类比华坪煤矿区的煤层赋存条件，该煤矿区普遍采用斜井开拓方式，工作面采用走向长壁后退式采煤方法或巷采，矿井煤层厚度仅0.61～0.94m，且伪顶较厚，平均达0.4m，伪顶可随采随落，煤层平均倾角15°，属缓倾斜薄煤层。煤层无自燃发火特性。但煤层赋存条件稳定，无大的断层和褶曲构造影响。与洛塔煤矿工业实验区实验的煤层赋存条件基本一致，为类似条件下的极薄煤层开采提供了经验，值得在华坪煤矿区进行推广。
参考文献：
[1] 张荣立，何国纬，李铎.采矿工程设计手册.北京：煤炭工业出版社,2003.
[2] 钱鸣高，刘听成.矿山压力及其控制[M].北京：煤炭工业出版社,1984.
[3] 马念杰，侯朝炯.采准巷道矿压理论及应用[M].北京：煤炭工业出版社，1995.56～95
[4] 蔡美峰，孔广亚，贾立宏.岩体工程系统失稳的能量突变判断准则及其应用[J].北京科技大学学报，1997，19(4)：325～328