張秉德，朱建軍，連鴻全

(黑龍江龍煤鶴崗礦業(yè)有限責(zé)任公司， 黑龍江 鶴崗 154100)

鶴崗礦業(yè)公司新陸煤礦于1957年5月1日投產(chǎn)，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力100萬(wàn)t，核定生產(chǎn)能力100萬(wàn)t，經(jīng)歷半個(gè)多世紀(jì)的開采，主要面臨以下問題：礦老井深，垂深達(dá)到900 m 以上,隨著采深增加，礦井水、火、瓦斯以及沖擊地壓等災(zāi)害交織，治理難度大；深部煤炭資源受構(gòu)造、壓力的影響，煤層厚度薄厚不均，頂板破碎，底板變化較大，開采難度大；其他煤層發(fā)育不連續(xù)，煤質(zhì)不好。考慮以往11#煤層放煤工藝落后、丟煤較多，為了延長(zhǎng)礦井服務(wù)年限及提高回采率，殘煤復(fù)采是必然選擇。

1 工作面概況

新陸煤礦回采工作面位于-440～-490 m標(biāo)高，地質(zhì)構(gòu)造較簡(jiǎn)單,工作面有F6、F17實(shí)見正斷層，落差在5 m左右，區(qū)域內(nèi)無巖漿巖體、陷落柱，平均煤厚8 m. 上覆主要含水層石頭廟子組礫巖裂隙含水層，預(yù)測(cè)最大涌水量為36 m3/h. 工作面布置與鄰區(qū)關(guān)系平面圖見圖1，圖1中陰影部分是已采空區(qū)，中間圈定部分為以往采區(qū)分區(qū)、分段煤柱，也是本次規(guī)劃重點(diǎn)回采的工作面。

圖1 工作面布置與鄰區(qū)關(guān)系平面圖

2 復(fù)采工藝

根據(jù)該區(qū)地質(zhì)條件，工作面布置依然采用走向長(zhǎng)壁綜采放頂煤采煤法，頂板管理采用全部垮落法，11#煤層平均厚度8 m，機(jī)采高度2.2 m，放頂煤高度5.8 m，兩采一放，采機(jī)截深0.8 m，循環(huán)進(jìn)度0.8 m. 工作面支護(hù)方式選用支撐掩護(hù)式支架，回風(fēng)道和溜子道端頭無架區(qū)采用單體、π型鋼梁“一梁四柱”對(duì)棚搭接邁步支護(hù)，棚距0.8 m/架。

2.1 工藝流程

交接班(質(zhì)量驗(yàn)收)→采煤機(jī)下行割煤→跟機(jī)伸前伸梁、護(hù)幫板→至下出口調(diào)整上下滾筒位置→上行清底煤、跟機(jī)收護(hù)幫板、前伸梁→由下向上推溜子至切口進(jìn)刀處→采煤機(jī)上行割煤→跟機(jī)伸前伸梁、護(hù)幫板→至上出口調(diào)整上下滾筒位置→下行清底煤→切口進(jìn)刀→由下向上收護(hù)幫板、前伸梁移架→由下向上推溜子呈一直線→移架為一個(gè)循環(huán)→放煤。

2.2 工作面落煤、進(jìn)刀方式

1) 落煤方式選擇。該工作面有兩套落煤方式，硬幫側(cè)選擇電牽引采煤機(jī)割煤，軟幫側(cè)選擇低位放頂煤支架和利用礦壓放煤。

2) 機(jī)采進(jìn)刀方式及說明。采用單向割煤，往返一次進(jìn)一刀，上部斜切進(jìn)刀方式。采煤機(jī)下行上滾筒割底煤，下滾筒割頂煤與下端頭割透，采煤機(jī)上行清掃硬幫浮煤，返回原采機(jī)插幫處，距采煤機(jī)10～15 m后開始推移輸送機(jī)，采煤機(jī)上行下滾筒割底煤，上滾筒割頂煤，開始向上割煤，與上端頭回風(fēng)道割透，采煤機(jī)開始下推清理浮煤，至彎曲線處插幫，推移輸送機(jī)成直線，此為一個(gè)割煤循環(huán)結(jié)束。采煤機(jī)沿工作面往返一次進(jìn)一個(gè)截深進(jìn)一刀。

3 復(fù)采工作面存在隱患

新陸煤礦11#煤層經(jīng)過單體液壓支柱“π”型鋼梁放頂煤采煤工藝方式開采后，形成了大量采空區(qū)、空巷和遺留煤柱，復(fù)采工作面開采期間面臨以下問題：

1) 瓦斯異常積聚。

-490南11層復(fù)采工作面受初次采動(dòng)及斷層構(gòu)造帶影響，圍巖應(yīng)力重新分布，遺留煤柱兩側(cè)出現(xiàn)明顯的破壞區(qū)，造成不規(guī)則煤柱，部分寬度較小的煤柱失穩(wěn)，完全破壞。上分層遺留煤柱及下分層煤體中的瓦斯經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的滲流，逐漸遷移到采空區(qū)，造成采空區(qū)瓦斯大量集聚，給工作面的安全生產(chǎn)帶來安全隱患[1-3].

2) 頂板突水隱患。

由于頂板礫巖層含水，初次采動(dòng)影響后，殘煤區(qū)頂板垮落、斷裂，造成含水層的水逐漸流入采空區(qū)，形成積水，這也是老空區(qū)充水的主要來源。由于復(fù)采工作面，廢棄巷道存在時(shí)間很長(zhǎng)，上覆含水層的水可能在巖石裂隙與采動(dòng)裂隙帶溝通的情況下進(jìn)入采空區(qū)，成為充水的重要補(bǔ)充來源。采空區(qū)如存在大量積水，則會(huì)通過斷層及采動(dòng)破壞裂隙大量涌入工作面，造成透水事故。

3) 采空區(qū)內(nèi)遺煤自燃。

有遺煤采空區(qū)的復(fù)采工作面在巷道掘進(jìn)和回采過程中可能會(huì)遇到空巷和采空區(qū)，由于開采破壞時(shí)間較長(zhǎng)，遺留煤炭充分氧化，如果采空區(qū)封閉不嚴(yán)，造成采空區(qū)內(nèi)供風(fēng)，增加了遺留煤炭自燃的可能，引發(fā)煤塵爆炸等事故[4]. 所以，在復(fù)采過程中必須加強(qiáng)采空區(qū)防火工作，保證回采安全。

4) 頂板管理難度大。

由于-490南11層地質(zhì)條件復(fù)雜，造成遺煤厚度不一，且多為煤巖混合物，遺煤復(fù)采的頂板存在破碎，巖石大塊較多，導(dǎo)致復(fù)采期間頂板控制難度增大。復(fù)采頂板在通過未發(fā)生整體塑性破壞、且寬度較大的煤柱時(shí)，會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象，工作面支架壓力增大，出現(xiàn)片幫、頂板抽漏等情況，造成復(fù)采工作面頂板控制難度增加[5].

4 復(fù)采工作面安全技術(shù)

4.1 老空區(qū)瓦斯處理

有些舊巷與原采區(qū)相通或舊巷本身就是煤巷，雖然經(jīng)歷了多年的沉積，但這些巷道仍然有一定的空間，而在空間內(nèi)很有可能存在瓦斯風(fēng)險(xiǎn)[6]. 若不弄清這些舊巷的存在狀態(tài)及位置，在生產(chǎn)過程中貿(mào)然揭露與其貫通，可能發(fā)生瓦斯突然涌出，造成瓦斯事故。因此，釆煤工作面瓦斯除正常風(fēng)排外，還釆用工作面風(fēng)道仰斜鉆孔邊采邊抽放。在鉆場(chǎng)內(nèi)向工作面上隅角布置2～3個(gè)鉆孔，終孔位置打到釆空區(qū)，對(duì)工作面上隅角采空區(qū)內(nèi)瓦斯進(jìn)行抽放，這樣每個(gè)工作面都可取消瓦斯尾巷或頂板巷的掘送，減少了掘進(jìn)量，降低了成本。

4.2 老空區(qū)積水處理

1) 詳細(xì)了解開采復(fù)采區(qū)域與開采破壞區(qū)域是否有導(dǎo)通，地面河流、雨季洪水是否會(huì)侵入采空區(qū)，為工作面布置提供參考。

2) 采用YCS512瞬變電磁儀技術(shù)，探測(cè)積水的位置及分布情況，查明各含水層的含水情況，探明復(fù)采工作面區(qū)域范圍的構(gòu)造含水情況，并按照探放水設(shè)計(jì)做好疏放水工作。

3) 根據(jù)水文地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)結(jié)果，繪制礦井充水性圖，嚴(yán)格設(shè)計(jì)進(jìn)行探放水。

4.3 采空區(qū)綜合防滅火措施

1) 預(yù)防性灌漿。利用-440灌漿道提前施工灌漿鉆孔，對(duì)采過30 m后采空區(qū)進(jìn)行預(yù)防性灌漿，單孔灌漿量不少于200 m3，通過預(yù)防性灌漿[7]對(duì)采空區(qū)裂隙進(jìn)行充填，減少了采空區(qū)內(nèi)氧氣量，降低了采空區(qū)內(nèi)溫度，使其無法達(dá)到自然發(fā)火溫度。

2) 軟幫注阻化劑。阻化劑選取MgCL2，工作面放煤結(jié)束，自工作面上隅角至下隅角架子空每隔10 m，利用鐵管插入軟幫注阻化劑，用d10 mm高壓管通過快速接頭與注液管聯(lián)接。阻化劑濃度不得低于15%，阻化劑計(jì)量不得低于設(shè)計(jì)要求，并保證注液均勻。

3) 工作面高壓注水。在工作面開采期間硬幫每隔10 m施工一個(gè)高壓注水鉆孔，注水鉆孔與頂板夾角60°～80°，鉆孔施工至煤層頂板。在上隅角和下隅角頂板施工高壓注水鉆孔，鉆孔與頂板夾角60°～80°，鉆孔施工至煤層頂板，采區(qū)輪流對(duì)高壓注水鉆孔注水，鉆孔大量漏水或無法注水時(shí)，應(yīng)及時(shí)補(bǔ)打鉆孔。

4.4 復(fù)采工作面頂板管理

舊區(qū)浮煤開采抽漏頂現(xiàn)象不易避免。由于該區(qū)原始煤層開采期間沒有或較少進(jìn)行灌漿處理，故舊區(qū)開采時(shí)頂板破碎嚴(yán)重，屬于松散破碎頂板，頂板一旦抽漏，給安全施工造成隱患[8]. 且形成空頂后，無法夯實(shí)而成為通風(fēng)的死角，煤體易自然發(fā)火?；夭蓵r(shí)，工作面發(fā)生了大規(guī)模抽頂易造成局部來壓，形成推頂隱患。應(yīng)加強(qiáng)硬幫管理，發(fā)現(xiàn)有抽漏征兆時(shí)，立即組織鋪網(wǎng)，加打臨時(shí)支護(hù)以及將前探梁串到硬幫，不留縫隙；對(duì)軟幫放煤加以控制，發(fā)現(xiàn)頂板來壓，硬幫片幫時(shí)，停止放煤，進(jìn)行處理。

5 結(jié) 語(yǔ)

新陸煤礦對(duì)-490南11層老空區(qū)進(jìn)行遺煤復(fù)采，對(duì)可能遇到的老空區(qū)瓦斯、老空區(qū)積水、 老空區(qū)遺煤自燃以及復(fù)采工作面頂板管理難度大等問題結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，科學(xué)分析研判，制定針對(duì)性管控措施，對(duì)工作面災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)全過程預(yù)控管理，實(shí)現(xiàn)了舊區(qū)安全復(fù)采，延長(zhǎng)了礦井服務(wù)年限。