鄭凌斌

（山西汾西礦業(yè)集團(tuán)公司高陽煤礦，山西 孝義 032306）

引言

山西省煤炭資源整合與重組過程中，由于整合前大部分小煤礦使用落后的以掘代采或房柱式采煤工藝，導(dǎo)致相當(dāng)一部分煤炭未被合理規(guī)劃開采，人為造成空巷、采空區(qū)等困難條件。正旺煤業(yè)11103 工作面受困于上覆大面積采空區(qū)，導(dǎo)致回采過程中礦壓劇烈、頂板破碎、拉槽漏頂。

結(jié)合11103 工作面水文地質(zhì)情況，摸清工作面基本礦壓規(guī)律的基礎(chǔ)上，采取積極主動的應(yīng)對措施，最大限度地減小了不利影響，確保了工作面順利停采回收。

1 正旺煤業(yè)11103 工作面概況

汾西礦業(yè)集團(tuán)正旺煤業(yè)于2009 年7 月整合，2018 年10 月聯(lián)合試運(yùn)轉(zhuǎn)通過驗(yàn)收。11103 工作面為正旺煤業(yè)一采區(qū)的第2 個工作面，開采石炭系太原組10 號、11 號煤層合并層，9 號煤層已被小窯開采，煤層平均厚度7.85 m，煤層走向西北、傾向西南，平均煤層傾角6°，煤層含2～4 層夾矸，煤層結(jié)構(gòu)簡單。老頂為石灰?guī)r，直接頂為9 號煤底之碳質(zhì)泥巖，直接底為鋁質(zhì)泥巖，煤層結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定。

工作面斷層、陷落柱發(fā)育，工作面西部約1/3 范圍已被小煤窯破壞，該區(qū)域的小煤窯破壞區(qū)巷道已損毀，并且局部有積水現(xiàn)象，所以在回采前應(yīng)提前對其進(jìn)行探放。11103 工作面小窯破壞示意圖如圖1所示。

圖1 11103 工作面小窯破壞示意圖

2 11103 工作面主要存在的問題

11103 工作面受小煤窯破壞影響，主要存在的問題如下：橫貫整個工作面的原小煤窯大巷就達(dá)6 條；工作面、兩巷端頭及超前支護(hù)段礦壓顯現(xiàn)，造成頂板破碎和下沉量、底鼓、片幫加大等現(xiàn)象；小煤窯破壞區(qū)、空巷內(nèi)的有害氣體容易發(fā)生安全事故。

3 11103 工作面過采空區(qū)技術(shù)研究

通過對工作面水文地質(zhì)條件及受破壞影響的分析，要在確保安全的前提下，最大限度地開采煤炭資源，需解決好頂板控制、采空區(qū)防滅火、兩巷防排水等難題，其中頂板控制尤為重要。

3.1 安全技術(shù)規(guī)范

1）由于空巷成巷時間長，圍巖變形破壞劇烈，產(chǎn)生一定程度的下沉變形。因此工作面推進(jìn)到空巷附近時需加強(qiáng)錨桿、單體支柱支護(hù)及其他支護(hù)措施。

2）維護(hù)過程中禁止人員進(jìn)入未進(jìn)行維護(hù)的空巷范圍。煤機(jī)和支護(hù)段距離在10 m 時需要暫停作業(yè)，先完成煤機(jī)及前溜子的閉鎖，按照“先支后回”的基礎(chǔ)原則，對于影響煤機(jī)當(dāng)前的支護(hù)材料完成回收。煤機(jī)割到這一位置時要求把牽引速度放慢同時走空刀使其可以和空巷支護(hù)范圍保持契合。

3）工作面較小的煤窯破壞區(qū)主要使用“先探后采”原則，地測科需要及時地完成對水情及小窯空巷情況的勘察，及時上圖，并編寫探放水措施。工作面需要安排好充足的水泵和水管等排水設(shè)備。兩巷水倉一定要配備兩臺排量保持在30 m3/h 以上的水泵，真正地做到“一用一備”，并配備13 cm（4 寸）排水管路。

4）工作面必須完善通風(fēng)設(shè)施，實(shí)現(xiàn)均壓通風(fēng)。過采空區(qū)期間必須加強(qiáng)工作面通風(fēng)管理，通風(fēng)區(qū)要設(shè)專職瓦檢員監(jiān)測工作面有毒有害等氣體情況，定期檢查采空區(qū)及巷道漏風(fēng)情況，發(fā)現(xiàn)有害氣體超限時，及時采取有效措施，保證作業(yè)人員的安全。

5）工作面帶班長和采煤機(jī)司機(jī)需要隨身攜帶便攜式瓦檢儀和一氧化碳探測儀，以及氧氣檢測儀，一旦出現(xiàn)氣體超標(biāo)的情況則需要馬上報警，并且暫停作業(yè)、匯報調(diào)度及完成相關(guān)人員的撤離。

6）日常抓好對工作面支架和支柱二次的補(bǔ)液，讓支架當(dāng)前的初撐力不能少于24 MPa、單體液壓支柱當(dāng)前的初撐力不能少于11.3 MPa。

7）工作面經(jīng)過空巷的同時，需要強(qiáng)化對機(jī)電設(shè)備的有效檢修，讓工作面能夠快速地推進(jìn)。

3.2 開采技術(shù)措施

3.2.1 摸清礦壓規(guī)律，合理使用超前支護(hù)架

工作面推進(jìn)至采空區(qū)后，周期來壓步距由原來的13.5 m 縮短至7.5 m 左右，且來壓顯現(xiàn)主要表現(xiàn)在工作面拉槽漏頂現(xiàn)象增多、超前支護(hù)段及前方約50 m 范圍內(nèi)巷道變形，底鼓嚴(yán)重。

工作面頂板，采取追機(jī)作業(yè)及時地帶壓拉架保障頂板，拉架時需要盡可能地少降并慢降，真正地實(shí)現(xiàn)快移，在破碎位置支架上方需要進(jìn)行鋪網(wǎng)，并且需要將其平行在工作面，設(shè)置兩排規(guī)格處于Ф200/2×3 000 mm的一種棚板的帶壓拉架，完成金屬網(wǎng)規(guī)格的鋪設(shè)：尺寸為6 000 mm×900 mm 網(wǎng)格的尺寸需保持在40 mm×40 mm，網(wǎng)格的形式是經(jīng)緯網(wǎng)，鋪設(shè)的過程中需要使用長邊完成對接，短邊則采取搭接的方式，搭接的長度需要控制在300 mm，聯(lián)網(wǎng)之間的距離不能超出250 mm。在前滾筒割完成煤層之后需要伸出伸縮梁護(hù)頂，追機(jī)打開護(hù)幫板的護(hù)幫。假如片幫的情況嚴(yán)重，需要對其進(jìn)行二次拉架后讓其斷面距離保持在340 mm，并需要在支架前梁完成棚板的上挑及圓木的支護(hù)。

兩巷頂板，主動延長兩巷超前支護(hù)距離至100 m，盡可能保持頂板完好，減小巷道變形量。在延長超前支護(hù)的過程中，需要事先完成金屬網(wǎng)的鋪設(shè)，在每兩個鋼帶或棚子中心的垂直巷道完成3.6（3.2）mπ型梁的架設(shè)（一梁三柱）或3.6 m 圓木（一梁二柱）支護(hù)，必要時選擇棚板（規(guī)格Ф200/2×1 200 mm）或道木勾頂，讓支架的接頂保持嚴(yán)密。原架設(shè)的U型棚梁若變形嚴(yán)重，失去支護(hù)效果，必須提前回收，并用單體支柱配合π型梁替代。取棚腿時一定要提前把頂梁完成支護(hù)后再去完成，嚴(yán)格按照“先支后回”的基礎(chǔ)原則進(jìn)行。單體支柱配合π型梁實(shí)際的形式是：3.6（3.2）m π型梁平行在巷道，將其按照兩排完成布置，用π型梁的梁頭完成所需要的對接（最大不能夠超出100 mm），π型梁與兩幫之間的距離需要保持在400 mm，保持一梁三柱，支柱與梁頭之間的距離需要保持200 mm，柱之間的距離需要保持1 400 mm，并且全部套Ф300 mm 柱鞋。

超前支護(hù)架在推進(jìn)過程中反復(fù)升降操作會造成頂板破碎、漏煤掉渣。煤渣清理不徹底，將無法保證超前架的行程，增加拉架的頻率。屆時可以使用超前拉架，并且把超前支護(hù)架提前拉出頂板條件并不是十分理想的區(qū)段，并使用邁步式的單體液壓支柱去完成對支護(hù)架的替代，盡可能地降低對頂板造成的損壞，讓其能夠穩(wěn)定推進(jìn)。

3.2.2 調(diào)整工作面

需要適當(dāng)完成工作面采高的調(diào)整（不得低于2.5m），讓工作面當(dāng)前的采高能夠和空巷平緩過渡。采煤機(jī)割煤時要勻速緩慢作業(yè)，防止工作面上竄下滑。為了避免工作面整體一次性進(jìn)入壓力集中區(qū)，盡量將工作面與空巷調(diào)成偽斜，工作面調(diào)斜過程中，運(yùn)巷一側(cè)工作面要超前材巷一側(cè)20 m 左右。

3.2.3 端頭注射凝固劑

視頂板情況在工作面或端頭處注射凝固劑，以確保頂板圍巖穩(wěn)定性。根據(jù)11103 工作面經(jīng)驗(yàn)，以機(jī)頭處超前10 m 左右注射效果最佳，每次注射量2～3 t，注射時隨時監(jiān)控頂板及煤壁注射情況，發(fā)生溢流及時調(diào)整角度或更換注射位置，確保注射質(zhì)量。工作面做好頂板維護(hù)的情況下，一般不需要注射凝固劑。

3.2.4 規(guī)范使用支柱

必須為支設(shè)的所有單體液壓支柱配套柱鞋，并在所有支柱上掛設(shè)合格的防倒鏈，保證支柱、工作面支架初撐力達(dá)到規(guī)定要求，支架接頂嚴(yán)密。

3.2.5 其他措施

為了順利通過小煤窯破壞區(qū)，要針對老空積水采取預(yù)測預(yù)報，以先治后采的原則，編制具體的探放水設(shè)計及安全技術(shù)措施，保證工作面排水系統(tǒng)完好；針對有毒有害氣體，要在加強(qiáng)工作面通風(fēng)管理的同時，編制封堵設(shè)計和均壓通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計，并且使用封堵漏風(fēng)及均壓通風(fēng)完成對采空區(qū)有毒有害氣體的控制；加快回采推進(jìn)速度，并采取向采空區(qū)噴灑阻化劑、煤層注水等措施，防止煤層自燃發(fā)火；在正?；夭蛇^程中采取邊采邊注氮的開放式注氮防滅火。

4 收效及總結(jié)

通過實(shí)施針對性的安全技術(shù)措施及科學(xué)合理的回采工藝，11103 工作面的回采工作得以圓滿完成。其中，優(yōu)化頂板控制方式、靈活調(diào)整工作面推進(jìn)度、優(yōu)化超前支護(hù)段、在端頭注射凝固劑、均壓通風(fēng)系統(tǒng)控制采空區(qū)漏風(fēng)等綜合創(chuàng)新回采工藝，為類似受破很大的推廣價值和應(yīng)用實(shí)效。