冀林杰

(山西汾西礦業(yè)集團(tuán)柳灣煤礦,山西 孝義 032303)

闡述了受小煤窯破壞的綜采工作面回采技術(shù)，分析了如何通過(guò)受小煤窯破壞形成的空巷支護(hù)技術(shù)、通風(fēng)管理、安全事項(xiàng)等確保正常開(kāi)采和安全生產(chǎn)。

小煤窯破壞區(qū)；空巷內(nèi)維護(hù)；錨桿；安全

前些年，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,山西在“有水快流”思想的指導(dǎo)下，小煤窯如雨后春筍般冒了出來(lái)，山西小煤窯一度達(dá)到上萬(wàn)座。小煤窯回采率不足15%，每年都要破壞和浪費(fèi)約20億t煤炭資源。因此，對(duì)于如何安全有效地開(kāi)采小煤窯破壞區(qū)，回收日益緊缺的煤炭資源，成為值得重點(diǎn)研究的課題。

山焦汾西柳灣煤礦位于山西省中部的孝義市西南，地跨陽(yáng)泉曲和西泉兩鎮(zhèn)。柳灣煤礦井田屬于霍西煤田的北端部分，井田走向長(zhǎng)8.50 km，傾斜長(zhǎng)12.67 km，井田面積為71.50 km2。該礦井受小煤窯破壞較為嚴(yán)重，本文以柳灣煤礦231127綜放工作面為例進(jìn)行論述。

1 工作面狀況及地質(zhì)概況

1.1 工作面概況

231127綜放工作面位于柳灣煤礦三盤(pán)區(qū)后期，所采煤層為11#，回采工藝為綜采放頂煤，采高2.5 m～2.6 m，沿底板推進(jìn)。地面標(biāo)高1 025.6 m～1 120.6 m，工作面標(biāo)高896 m～934 m。工作面由北向南推進(jìn)。工作面東北部緊鄰漁灣村保安煤柱，西部分布莊里村小窯井筒及莊里村保安煤柱，東部分布有孝柱煤礦副井。一條由三河口村到漁灣的鄉(xiāng)村柏油馬路蜿蜒穿過(guò)工作面中部，工作面附近分布有才—52才—60才—56才—3才—4鉆孔，鉆孔目前封閉良好。

煤層賦存情況(見(jiàn)表1)：該面所采煤層為太原組11#煤層,含4層以上夾矸，夾矸厚0.03 m～0.20 m，煤層平均厚度4.90 m，煤層傾角1°～8°,屬于緩(傾)斜煤層。工作面走向長(zhǎng)830 m(可采780 m)，傾斜長(zhǎng)160 m。

表1 煤層賦存情況

頂?shù)装迩闆r：老頂為K2石灰?guī)r，厚度5.2 m，巖性特征為黑灰色、致密、堅(jiān)硬。直接頂為頁(yè)巖，厚度3.92 m，巖性特征為灰黑色頁(yè)巖、性脆、易碎。直接底為高嶺土泥巖、厚度5.4 m、巖性特征為灰白色泥巖、含鋁質(zhì)、遇水膨脹變軟。

地質(zhì)構(gòu)造情況：該面煤層總體呈背向斜相間構(gòu)造，煤層傾角1°～8°，屬于緩(傾)斜煤層。

水文地質(zhì)情況：1) 工作面地表主要受大氣降水影響。雨季來(lái)臨時(shí)，在溝谷低洼處存有少量積水；雨季過(guò)后，水流干涸。2) 工作面總體呈背向斜相間構(gòu)造，老頂K2灰?guī)r，節(jié)理裂隙發(fā)育，富含水性，且根據(jù)調(diào)查與實(shí)測(cè)，工作面后半部分布有孝柱小窯，西部分布有莊里小窯、莊里村東溝小窯(9#、10#煤被破壞，11#煤不同程度被破壞)。工作面遭小窯破壞嚴(yán)重，在掘進(jìn)中多次與11#煤小窯空巷貫通，在掘進(jìn)過(guò)程中材料巷揭露2條小窯空巷，運(yùn)輸巷揭露10條小窯空巷，預(yù)計(jì)在采空破壞區(qū)內(nèi)有不同程度的積水。3) 該工作面內(nèi)11#煤破壞嚴(yán)重，多為空巷冒落帶，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)頂板的管理。4) 最大涌水量為30 m3/h，正常涌水量為3 m3/h。

1.2 小煤窯概況

根據(jù)小窯監(jiān)管科調(diào)查，工作面東部分布有漁灣村北井、南井、三河口小窯、孝柱煤礦采空破壞區(qū)(采9#煤，越層越界開(kāi)采10#、11#煤)，南部緊鄰后期進(jìn)風(fēng)巷，西部為莊里村小窯采空破壞區(qū)(采9#煤，越層越界開(kāi)采過(guò)10#、11#煤)，目前已經(jīng)全部關(guān)閉。該工作面受小煤窯破壞侵入巷道10余條，形成空巷540 m，破壞范圍196 m(走向，詳見(jiàn)圖1)，對(duì)回采造成了較大的困難。

2 空巷內(nèi)支護(hù)工藝分析

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，空巷示意圖如圖1?？障飪?nèi)巷寬2.5 m～3.0 m、巷高2.3 m～2.7 m，原支護(hù)為架原木支護(hù)，原木直徑16 mm～22 mm，局部已經(jīng)冒落(如圖LN段)。

圖1 空巷示意圖

按照空巷與工作面推進(jìn)的頂板不同，大致分為2類，即，空巷與工作面層位大致在同一水平以及不在同一水平。

2.1 空巷與工作面層位大致在同一水平

此類空巷按照與工作面揭露后相交的方式不同，分為3類。

1) 工作面與空巷平行(如圖1中CE段、FG段、OP段)。此類空巷與工作面揭露后，工作面空頂面積暴露較大，如果支護(hù)不到位，空巷頂板會(huì)整體下沉，往往會(huì)出現(xiàn)大面積漏頂。此類空巷的支護(hù)方式以木垛支護(hù)為主。提前揭露工作面30 m，在空巷內(nèi)先補(bǔ)打錨桿支護(hù)，錨桿間排距為1 m×1 m。補(bǔ)打錨桿后，進(jìn)行木垛支護(hù)。木垛采用長(zhǎng)為1.5 m短棚板，木垛與木垛中-中2 m，木垛間架一架棚，一梁三柱。

2) 工作面與空巷45°斜交(偏差20°之內(nèi)，如圖1中PR、RJ段)。此類空巷與工作面揭露后，工作面空頂暴露面積一般。工作面揭露空巷后，煤壁銳角一側(cè)(俗稱小鼻子)。由于煤體面積較小，頂板極易拉槽，引起漏頂。此類空巷支護(hù)以木垛與架棚支護(hù)相結(jié)合。提前揭露工作面30 m，在空巷內(nèi)先補(bǔ)打錨桿支護(hù)，錨桿間排距為1 m×1 m。補(bǔ)打錨桿后，進(jìn)行木垛支護(hù)。木垛采用長(zhǎng)為1.5 m短棚板，木垛與木垛中-中5 m，木垛間架棚，排距1 m，一梁三柱。

3) 工作面與空巷垂直(偏差20°之內(nèi)，如圖1中HM段、BF段)。此類空巷與工作面揭露后，工作面空頂暴露面積較小。工作面揭露空巷后，頂板較為完整。此類空巷支護(hù)以架棚支護(hù)為主。提前揭露工作面30 m，在空巷內(nèi)先補(bǔ)打錨桿支護(hù)，錨桿間排距為1 m×1 m。補(bǔ)打錨桿后，進(jìn)行架棚支護(hù)，排距1 m，一梁三柱。

4) 所有巷道交叉口(如圖1中E、F點(diǎn))以及向相鄰巷內(nèi)延伸2 m范圍，施工木垛。

2.2 空巷與工作面層位不在同一水平(如圖1中LN段)

空巷位于工作面上方時(shí)，必須先掌握空巷層位頂?shù)酌汉穸?，將空巷?nèi)施工懸吊木垛。木垛最下一層棚板兩端打眼，垂直空巷，采用6.3 m長(zhǎng)錨索吊起，木垛最下一層與工作面頂板一致。工作面推進(jìn)揭露后，支架頂梁挑住最下一層木垛棚板，防止頂板因不及時(shí)支護(hù)而引起的大面積漏頂。支護(hù)示意圖如圖2。

圖2 支護(hù)示意圖

3 通風(fēng)管理

1) 在所有空巷密閉打開(kāi)前，都必須制定措施，由通風(fēng)區(qū)專業(yè)隊(duì)伍施工。人員進(jìn)入空巷內(nèi)施工維護(hù)巷道時(shí)，可在巷內(nèi)進(jìn)入小風(fēng)機(jī)，保證作業(yè)地點(diǎn)的通風(fēng)安全。

2) 若出現(xiàn)風(fēng)流短路情況(如圖1中JN段)，在空巷內(nèi)維護(hù)完畢后，兩巷空巷口必須密閉，防止風(fēng)流短路而引起的工作面風(fēng)流不足。

3) 通風(fēng)部分應(yīng)定期觀測(cè)工作面風(fēng)量等漏風(fēng)情況。

4 回采實(shí)踐

4.1 空巷支護(hù)

工作面回采之前，提前空巷揭露30 m，將空巷內(nèi)按照措施要求支護(hù)好。在回采過(guò)程中，巷內(nèi)的單體液壓支柱回收率達(dá)到了100%。在保證安全的情況下坑木復(fù)用率達(dá)到了48．7%。另外，通過(guò)采取一系列的安全技術(shù)措施，杜絕了頂板事故的發(fā)生，確保了安全生產(chǎn)。

4.2 偽斜開(kāi)采

推進(jìn)至接近于與工作面平行的小煤窯空巷時(shí)，可適當(dāng)增加工作面前半部或者后半部的推進(jìn)，使得工作面與空巷相交方式為斜交，最大程度地減少工作面與空巷的暴露面積。如圖1中OP段，盡量加大工作面后半部(機(jī)尾)的推進(jìn)力度，使得工作面交替進(jìn)入應(yīng)力區(qū)。

但是，此類方法一定要在保證工作面前、后溜子搭接正常的情況下進(jìn)行。

4.3 礦壓分析

根據(jù)礦壓在線觀測(cè)數(shù)據(jù)分析，過(guò)空巷期間，頂板壓力活動(dòng)較穩(wěn)定。工作面通過(guò)CG、RL段時(shí)，頂板來(lái)壓較為明顯，周期來(lái)壓提前，支架壓力表局部達(dá)到35 MPa。在此范圍內(nèi)，工作面頂煤少放或者不放，以緩解頂板來(lái)壓。

另外，空巷位置局部出現(xiàn)過(guò)漏頂情況，采取工作面人工勾頂措施后，支架順利通過(guò)。

5 結(jié)束語(yǔ)

以往過(guò)空巷時(shí)，因重視不夠，空巷內(nèi)沒(méi)有及時(shí)維護(hù)，且未探明空巷情況。工作面推進(jìn)時(shí)，受到采動(dòng)影響，空巷內(nèi)一般均已冒落，給工作面的正常推進(jìn)帶來(lái)極大的困難。資料顯示，2009年，柳灣礦三盤(pán)區(qū)某面遇同類空巷推進(jìn)過(guò)程，平均1個(gè)月推進(jìn)度僅為45 m左右，而現(xiàn)在的231127綜放工作面平均推進(jìn)度達(dá)到70 m左右。據(jù)統(tǒng)計(jì)，該面維護(hù)空巷共計(jì)使用坑木198方、左旋螺紋錨桿1 800余根及配套樹(shù)脂、錨索使用約450 m。

根據(jù)小煤礦破壞區(qū)范圍(走向196 m)，儲(chǔ)量分析為，破壞范圍回采儲(chǔ)量=工作面長(zhǎng)度×破壞范圍走向長(zhǎng)×煤層厚度×容重×回收率=160×196×4.9×1.4×85%=182 860.16 t，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益。