于洪濤，謝貴峰，馮 朋

（山東能源肥城礦業(yè)集團(tuán) 曹莊煤礦，山東 肥城271601）

肥城曹莊煤礦已是開采將近50年的老礦井，隨著生產(chǎn)能力的提高，可采儲(chǔ)量逐年下降，煤炭?jī)?chǔ)量枯竭，近幾年為延長(zhǎng)礦井服務(wù)年限，提高資源回收率，對(duì)一些由于受地質(zhì)構(gòu)造影響的煤柱工作面進(jìn)行了開采，采取有效措施回收了孤島煤柱工作面的煤炭資源，提高了資源回收率，增加了經(jīng)濟(jì)效益。

1 工作面概況

1.1 工作面簡(jiǎn)介

－120m西大巷九層工作面，東側(cè)被斜交逆斷層CF24穿切分開，西側(cè)至井田邊界煤柱線50m處；南側(cè)為9408、9406、9403工作面（分別于2007年3月、1998年6月、1996年2月回采完畢）；北側(cè)至9802、9800煤柱工作面、9602工作面（分別于2004年5月、2010年4月、2001年12月回采完畢）。該工作面煤9兩極厚1.05～1.60m，平均厚1.34 m，f＝1.5，局部含一層0～0.2m的薄層炭質(zhì)粉砂巖夾石，f＝4，屬簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定的中厚煤層，煤層傾向N3°W～N29°E，走向變化不大；煤層傾角為11°～22°，平均17°。工作面可采走向長(zhǎng)度520m，傾斜長(zhǎng)度116m。工作面揭露F2、F3、F4等3條斷層，落差分別為0.5m、0.4m、0.6m，對(duì)工作面推采有一定影響（見表1）。該工作面采用高檔普采進(jìn)行煤柱回收。

表1 －120m西大巷煤柱工作面斷層構(gòu)造

1.2 工作面頂板類別

直接頂為深灰色粉砂巖，厚度8.77m，質(zhì)細(xì)、性脆，節(jié)理發(fā)育，下部含菱鐵質(zhì)結(jié)核及植物化石，f＝3～4，局部為泥灰?guī)r，致密堅(jiān)硬，f＝6～8。直接底為深灰色粉砂巖，厚度為0.5m，質(zhì)細(xì)、性脆，節(jié)理發(fā)育，含植物化石，f＝3～4。直接底下為10－1煤層，厚度為0.5m。本面初垮步距11～15 m，初壓步距18～21m，周壓步距6～10m?；夭善陂g采用全部跨落法管理頂板。

2 孤島煤柱工作面開采存在的問題

2.1 礦壓?jiǎn)栴}

隨著開采深度的不斷增加以及礦井的日益衰老，像孤島煤柱這類采場(chǎng)將越來越多。孤島形和半島形煤柱可能受幾個(gè)方向集中應(yīng)力的疊加作用，應(yīng)力集中，因而在煤柱附近易形成沖擊礦壓。－120m西大巷煤柱工作面存在沖擊地壓的可能性，工作面上下端頭安全出口以及斷層處是壓力集中區(qū)，將會(huì)制約著安全生產(chǎn)。

2.2 斷層因素

－120m西大巷九層煤柱工作面斷層較多，斷層切斷了巖層的整體性，對(duì)工作面附近的應(yīng)力再分布有很大影響，工作面開采后，形成側(cè)向支承壓力，煤層邊緣一定范圍內(nèi)承受的壓力較大，動(dòng)壓現(xiàn)象發(fā)生的頻率就高，斷層也是這類工作面開采過程中的重要影響因素。

2.3 片幫的影響

由于工作面周圍采空區(qū)礦壓顯現(xiàn)明顯，易發(fā)生片幫，尤其是發(fā)生大面積片幫事故，這就加大了支柱與煤壁之間的端面距。如果不能及時(shí)對(duì)裸露的頂板支護(hù)，容易發(fā)生架前冒頂事故，給安全帶來隱患，影響正常生產(chǎn)。

2.4 老巷的影響

－120m西大巷九層煤柱工作面老巷較多，由于遺留時(shí)間較長(zhǎng)，老巷內(nèi)情況不明，通風(fēng)管理難度較大，加之為孤島煤柱，舊巷內(nèi)頂板壓力較大，巷道變形嚴(yán)重，回采期間必須采取相應(yīng)措施來防止各種事故的發(fā)生。

3 孤島工作面開采的安全技術(shù)措施

3.1 工作面頂板管理

（1）工作面支護(hù)：本工作面采用齊梁直線柱支護(hù)形式。頂梁為正懸臂，使用DZ1.6～1.8型單體液壓支柱配合HDJB－1000型金屬鉸接頂梁支護(hù)頂板，頂梁之上鋪設(shè)尼龍網(wǎng)護(hù)頂，隔2架頂梁間套一根3.2m的長(zhǎng)鋼梁，長(zhǎng)鋼梁竄使至煤幫，該面柱距為0.70m，排距為1.0m支護(hù)密度為1.43根／m2。

（2）兩巷道超前支護(hù)：超前支護(hù)均采用兩排DZ2.0～2.5m單體液壓支柱配合HDJB－1000型金屬鉸接頂梁支護(hù)，支護(hù)時(shí)以棚距為準(zhǔn)，空肩處要墊實(shí)。兩巷超前支護(hù)距離從煤壁算起均不低于50m，兩巷超前支護(hù)內(nèi)的支撐高度均不低于1.6m，排距不小于0.7m。支設(shè)超前支護(hù)支柱鉆底時(shí)，鐵鞋下加墊雙板梁，當(dāng)工作面兩巷中任一巷壓力變大頂板破碎時(shí)，要及時(shí)延長(zhǎng)超前支護(hù)長(zhǎng)度，并采取了在支設(shè)超前支護(hù)時(shí)利用廢舊溜槽幫或廢舊11＃工字鋼架設(shè)于巷道原有鐵棚棚檔的中間加強(qiáng)背頂，這樣既保證了頂板的完整性，又維護(hù)了巷道的高度，取得了較好的效果。

（3）端頭支護(hù)：在工作面上、下端頭支護(hù)范圍內(nèi)各采用6架雙楔頂梁支護(hù)。雙楔頂梁要正懸臂架設(shè)，柱距0.65 m，排距1.0m。工作面機(jī)頭（機(jī)尾）、運(yùn)中巷（上風(fēng)道）搭接處使用一對(duì)4.2m花邊長(zhǎng)鋼梁，兩根鋼梁間距0.4m，一梁三柱抬住運(yùn)中巷（上幫）上風(fēng)道（下幫）棚頭，并隨工作面推進(jìn)交替前移使用，保證了上下端頭兩安全出口的有效高度。

3.2 對(duì)老巷道的處理

由于回采工作面內(nèi)部老巷道較多，且層位不一，因此回采前必須將所有老巷分析清楚，以便根據(jù)不同層位巷道采取不同措施，特別是穿層巷道必須進(jìn)行擺木垛處理，巖柱小于2.5m的老巷范圍隔兩根頂梁間套一根3.2m長(zhǎng)鋼梁。在煤層中的老巷，頂板完整時(shí)，采取支設(shè)雙排戴帽點(diǎn)柱的方式，排距1m，以鋼筋梯或鐵棚間距為柱距進(jìn)行支護(hù)；頂板破碎時(shí)，采取與工作面垂直方向支設(shè)金屬鉸接頂梁的方式控制頂板。與工作面垂直的老巷過老巷范圍在煤層中時(shí)，沿巷道方向支設(shè)雙排超前支護(hù)，在老巷出口上下幫各支設(shè)一對(duì)4.2m長(zhǎng)鋼梁交替邁步前移加強(qiáng)支護(hù)。

3.3 對(duì)斷層、片幫嚴(yán)重的處理

當(dāng)工作面遇斷層、片幫嚴(yán)重導(dǎo)致空頂面積大時(shí)，應(yīng)采取爆破預(yù)掛頂梁和隔兩架頂梁套使一根3.2m長(zhǎng)鋼梁方式超前控制頂板，采煤機(jī)必須放慢牽引速度，緊跟采煤機(jī)滾筒掛頂梁支設(shè)臨時(shí)支柱，并用方子木背嚴(yán)背實(shí)頂梁，其次要避開頂板破碎處，應(yīng)選在頂板完好處吃刀。當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件變化，支柱變形嚴(yán)重時(shí)，根據(jù)支柱的變形方向加支反向趄柱或傾向戧棚增加支柱的整體性來維護(hù)好頂板。

4 結(jié)語

－120m西大巷九層工作面通過以上行之有效的措施，用高檔普采進(jìn)行孤島煤柱的開采，取得了成功，為曹莊煤礦在此區(qū)域挖潛回收煤炭資源起到重要作用，為礦井原煤產(chǎn)量的穩(wěn)定做出了較大貢獻(xiàn)。不僅為企業(yè)創(chuàng)造了顯著的經(jīng)濟(jì)效益，更為以后開采類似工作面積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

〔1〕劉建軍，楊立國(guó) .孤島窄條煤柱開采實(shí)踐〔J〕.水力采煤與管道運(yùn)輸，2006，（12）：23－25.

〔2〕董昌偉 .孤島工作面沿空掘巷支護(hù)技術(shù)〔J〕.現(xiàn)代礦業(yè)，2011，（7）：102－104.

〔3〕趙天平 .仰采孤島工作面遭遇復(fù)合頂板的回采方法〔J〕.煤礦安全，2004，（9）：24－25.

〔4〕杜計(jì)平，孟憲銳 .采礦學(xué)〔M〕.徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2009.