龐晉中

(山西晉城市能源局， 山西 晉城 23500)

1 前言

某井田內(nèi)3號(hào)煤層已開采多年，由于以往采煤方法落后、回采率較低等歷史原因，采空區(qū)內(nèi)(特別是原小窯破壞區(qū))尚有部分殘存資源可以規(guī)模開采。以前由于生產(chǎn)方式簡(jiǎn)陋，單井規(guī)模小，采煤方法落后等條件限制，一直延用“留頂、留底、采中”巷柱式開采法，留有底煤。采易棄難、采優(yōu)棄劣，對(duì)3號(hào)煤層煤炭資源造成浪費(fèi)，回采率較低。

3號(hào)煤層為稀缺優(yōu)質(zhì)煤炭資源，為低灰、特低硫、高發(fā)熱量，是良好的化工用煤，經(jīng)濟(jì)價(jià)值高。在如今煤炭經(jīng)濟(jì)下行波動(dòng)的情況下，如何提高礦井效益，提高優(yōu)質(zhì)資源的回收率已成為礦方研究的重要課題。根據(jù)目前礦井的現(xiàn)有設(shè)施和資源情況，在充分利用現(xiàn)有設(shè)施、保證安全投入的前提下，進(jìn)一步確定合理的開拓、開采布局，充分回收3號(hào)煤層資源。

井田內(nèi)穩(wěn)定可采煤層為3號(hào)、9號(hào)、15號(hào)煤層。復(fù)采區(qū)位于3號(hào)煤層。殘采一區(qū)3號(hào)煤層剩余純煤厚度1.72m，分布于煤層下部，上部分采空；殘采二區(qū)3號(hào)煤層殘存純煤厚平均厚度4.32m；殘采三區(qū)3號(hào)煤層殘存純煤厚度為1.60m，上部分采空；殘采四區(qū)3號(hào)煤層殘存純煤厚平均厚度3.20m；殘采五區(qū)3號(hào)煤層殘存純煤厚平均厚度3.07m。其煤層含0～4層矸石。煤層頂板以泥巖、粉砂巖、細(xì)粒砂巖為主，局部發(fā)育薄層炭質(zhì)泥巖偽頂；底板巖性為泥巖、砂質(zhì)泥巖或粉砂巖。

2 復(fù)雜頂板控制安全技術(shù)措施

3號(hào)煤層復(fù)采區(qū)舊式開采時(shí)所遺留的巷道由于年代較久，巷道多已變形破壞，頂板冒落，部分巷道冒落膠結(jié)后形成再生頂板，但在工作面回采過程中也存在一些未完全冒落的空巷。因此，復(fù)采工作面前方可能遇到煤柱、空巷、冒落區(qū)等情況，由于煤柱承載的集中應(yīng)力和頂板冒落時(shí)形成的沖擊載荷會(huì)對(duì)工作面支架造成損害，甚至?xí)?dǎo)致頂板事故的發(fā)生，給工作面安全生產(chǎn)帶來(lái)很大的安全隱患。因此，針對(duì)上述幾種情況設(shè)計(jì)采取以下措施。

2.1 預(yù)防工作面煤壁片幫和架前頂板漏冒措施

(1)嚴(yán)格執(zhí)行追機(jī)移架制度，割煤后要及時(shí)移架，防止冒頂。

(2)若頂煤松軟，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，支架采用超前移架或及時(shí)移架。

(3)在回采時(shí)，如工作面局部煤幫片幫嚴(yán)重時(shí)，要及時(shí)超前移架，并打出護(hù)幫板護(hù)幫控頂，及時(shí)把操作手把打回零位，任何人不得隨意亂動(dòng)操作手把。

(4)對(duì)于節(jié)理發(fā)育地段，要超前拉架，打出護(hù)幫板，及時(shí)護(hù)幫。

(5)因斜茬煤發(fā)育導(dǎo)致空幫處，必須采用割底煤的方式進(jìn)行，同時(shí)拉超前架，以免片幫范圍擴(kuò)大。

(6)機(jī)頭、機(jī)尾鋪網(wǎng)時(shí)，嚴(yán)禁將護(hù)幫板收回，以免片幫傷人。

(7)移架后，片幫深度超過600mm時(shí)應(yīng)打出前梁進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)，超過1.0m時(shí)，應(yīng)視情況架設(shè)走向棚。

(8)如冒頂范圍較大，待頂板冒落穩(wěn)定后，可從冒頂區(qū)上下兩側(cè)進(jìn)行處理，采用架設(shè)順山棚配合走向梁的方法控制頂板(當(dāng)冒頂區(qū)僅剩2架液壓支架時(shí)，應(yīng)從一端向另一端依次進(jìn)行，嚴(yán)禁兩端同時(shí)作業(yè)，人員不得在冒頂區(qū)下的刮板輸送機(jī)里行走)，架棚示意圖如圖1所示。

(2)該設(shè)備定位于回收以大于0.045 mm粒級(jí)為主的物料，實(shí)測(cè)脫水產(chǎn)物中該粒級(jí)總分配率為81.89%，同時(shí)還回收了17.03%小于0.045 mm粒級(jí)的細(xì)泥，脫水產(chǎn)物固體回收率為74.16%，分配粒度為0.047 mm，表明沉降過濾式離心機(jī)達(dá)到了工藝要求。

圖1 煤壁架棚示意圖

架設(shè)順山棚必須采用φ14～16cm的紅松圓木(去一平面)，平行于支架梁端，用木垛接頂，木垛可用半圓木或方木，架設(shè)順山棚必須至少保證一梁兩柱，架好順山棚后，可用兩根2.8～3.5m木梁或π型鋼梁托住順山棚，一梁兩柱或用支架前梁托住順山棚，以利于采煤機(jī)通過，采煤機(jī)通過后應(yīng)盡快拉架移溜，對(duì)于煤壁側(cè)的單體柱應(yīng)防止柱倒傷人，如單體柱發(fā)生傾倒應(yīng)及時(shí)停溜并將單體柱取出。

(9)為確保安全，工作面循環(huán)進(jìn)尺一般不超過600mm，在頂板特別破碎時(shí)循環(huán)進(jìn)尺為300～400mm。

(10)工作面頂板破碎比較嚴(yán)重時(shí)，應(yīng)在支架頂梁上鋪設(shè)金屬網(wǎng)(采用10#鐵絲編織的50mm×50mm網(wǎng)孔的菱形網(wǎng))護(hù)頂。

(11)加強(qiáng)工作面頂板周期來(lái)壓觀察分析，在礦壓觀測(cè)方面做到預(yù)警預(yù)報(bào)。

(12)在以上措施均不能控制破碎頂板的情況下，可采用注漿的方法加固兩幫和頂板，并應(yīng)制定專項(xiàng)的安全技術(shù)措施。

2.2 復(fù)采工作面圍巖控制方案及安全技術(shù)措施

1)復(fù)采區(qū)工作面回采時(shí)重點(diǎn)注意事項(xiàng)

(1)詳細(xì)檢查工作面瓦斯及其他有害氣體涌出情況。

(2)摸清舊巷內(nèi)的積水情況。

(3)重點(diǎn)觀察工作面頂幫受壓變化情況。

(4)支護(hù)方式的調(diào)整與加強(qiáng)。

(5)靠近舊巷作業(yè)人員的安全及舊巷口處的警戒工作。

2)圍巖控制方案及安全技術(shù)措施

(1)復(fù)采工作面推進(jìn)過程中，在前方遇到與切眼平行、斜交(小角度)狀態(tài)的空巷，對(duì)該類空巷增打木垛加強(qiáng)支護(hù)，必要時(shí)補(bǔ)打錨索加強(qiáng)支護(hù)。

(2)復(fù)采工作面向前推進(jìn)時(shí)，會(huì)遇到與切眼垂直、斜交(大角度)的空巷，對(duì)該類空巷采用單體柱配合木板梁加強(qiáng)支護(hù)，即可在支架頂梁上架設(shè)木板梁，每架2根，梁頭緊頂煤幫，并在每根梁頭下打單體柱加強(qiáng)支護(hù)，同時(shí)打好貼幫柱護(hù)幫。

(3)過舊采巷道前要及時(shí)制定過空巷補(bǔ)充措施，并打開密閉，配風(fēng)，檢查瓦斯和頂板情況。

(4)回采工作面在過空巷時(shí)，要事先調(diào)斜工作面，縮小工作面推進(jìn)步距，并采用磨三角，快速推進(jìn)的辦法過空巷，頂板壓力較大地段可采用木垛加強(qiáng)支護(hù)。

(5)如空巷斷面較大，在過空巷的過程中要做好頂板實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理。

(6)過垂直于切眼的空巷時(shí)，要根據(jù)實(shí)際揭露的斷面情況調(diào)整割煤高度。

(7)液壓支架要保持完好狀態(tài)，初撐力不低于規(guī)定值的80%。

(8)人員在進(jìn)行作業(yè)時(shí)，必須有跟班領(lǐng)導(dǎo)、隊(duì)長(zhǎng)、安全員、瓦斯員現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督各類情況，井下帶班礦長(zhǎng)、帶班隊(duì)長(zhǎng)、采煤機(jī)司機(jī)必須攜帶便攜式瓦斯報(bào)警儀，發(fā)現(xiàn)異常情況時(shí)及時(shí)撤出人員，不能通風(fēng)的巷道嚴(yán)禁人員進(jìn)入[1]。

(9)回采工作面過空巷的前后幾個(gè)循環(huán)，要采取小進(jìn)尺循環(huán)的方法進(jìn)行，確保不破壞原巷道頂幫而造成空頂增大和局部冒頂現(xiàn)象。工作面揭露空巷部分要提前采取臨時(shí)性支護(hù)措施，及時(shí)托住頂板，同時(shí)空巷內(nèi)要合理配風(fēng)，并加強(qiáng)瓦斯檢查。

(10)過空巷時(shí)，工作面各種備品備件要準(zhǔn)備充足，人員組織要合理。

(11)工作面要妥善維護(hù)好頂板，防止漏頂事故發(fā)生，嚴(yán)禁空頂作業(yè)。

(12)工作面所有作業(yè)人員要對(duì)過空巷(空區(qū))引起足夠的重視，要做好一切準(zhǔn)備，聽從現(xiàn)場(chǎng)管理人員的指揮。

(13)跟班礦長(zhǎng)與隊(duì)長(zhǎng)及安全員要靠前指揮，確保過空巷的安全作業(yè)。

(14)隨著工作面的不斷推進(jìn)，要及時(shí)調(diào)整通風(fēng)系統(tǒng)，保證工作面的實(shí)際需風(fēng)量。

(15)工作面局部地段采用其他方法不能有效支護(hù)頂幫時(shí)，可進(jìn)行注漿固化破碎頂板，對(duì)破碎松散體進(jìn)行黏結(jié)，使之成為整體，提高圍巖的穩(wěn)定性和抗壓承載能力[2]。

(16)如果工作面前方冒落區(qū)域較大、采用充填技術(shù)費(fèi)用大、處置冒頂技術(shù)極其復(fù)雜或可操作性不強(qiáng)時(shí)，應(yīng)采取轉(zhuǎn)移工作面，另開切眼繞過冒落區(qū)。

2.3 工作面末采收尾安全技術(shù)措施

1)工作面停采線位于地質(zhì)條件較好地段時(shí)的安全技術(shù)措施

工作面到達(dá)停采線時(shí)，礦方要提前制定收尾撤架安全技術(shù)措施，在工作面回撤至距停采線10m時(shí)，開始鋪?lái)斁W(wǎng)和廢舊鋼絲繩，當(dāng)頂網(wǎng)到掩護(hù)梁時(shí)停止放煤，當(dāng)煤矸壓住金屬網(wǎng)后，在工作面做撤架通道、回撤設(shè)備。把工作面不用的設(shè)備回收，而后由工作面機(jī)頭開始向機(jī)尾回撤支架。工作面全部設(shè)備撤出后，封閉兩個(gè)順槽口，順槽口密閉應(yīng)在順槽內(nèi)距大巷開口處不大于5m。

2)工作面停采線位于頂板破碎、煤質(zhì)松軟等地質(zhì)條件不好地段時(shí)的安全技術(shù)措施

當(dāng)工作面到達(dá)停采線但是停采線地段存在頂板破碎、煤質(zhì)松軟等情況時(shí)，對(duì)破碎松散圍巖采用壁后注漿加固處理，使?jié){液充填和膠結(jié)圍巖的空隙和裂隙，在巷道的外圍形成完整的注漿帷幕，并與圍巖共同形成有效承壓組合。由于注漿使得巷道外圍組合厚度的加大，能有效地提高支護(hù)結(jié)構(gòu)的承載能力，阻止巷道的變形破壞，從而保證工作面末采階段的安全。

3 結(jié)論

對(duì)3號(hào)煤層復(fù)采區(qū)的工作面，煤層頂板復(fù)雜，部分巷道冒落膠結(jié)后形成再生頂板，甚至?xí)?dǎo)致頂板事故的發(fā)生，給工作面安全生產(chǎn)帶來(lái)很大的安全隱患。通過對(duì)煤壁、圍巖、工作面末采收尾時(shí)的頂板進(jìn)行控制，保障了頂板的穩(wěn)定性，為復(fù)采區(qū)復(fù)雜頂板工作面的回采提供了技術(shù)保障。