邢臺(tái)礦區(qū)下組煤開(kāi)采礦井一井一面模式的實(shí)踐

文/奚樹(shù)旺

邢臺(tái)礦區(qū)位于太行山東麓，南接邯鄲礦區(qū)，北鄰井陘礦區(qū)，為典型的華北型石炭—二疊系煤田，主采煤層為2煤、5煤，是已開(kāi)采40多年的老礦區(qū)。為了實(shí)現(xiàn)上、下組煤合理配采，穩(wěn)定礦井產(chǎn)量，延長(zhǎng)礦區(qū)的服務(wù)年限，下組煤開(kāi)采所占比重逐漸提高。

一、邢臺(tái)礦區(qū)下組煤開(kāi)采概況

邢臺(tái)礦區(qū)的開(kāi)發(fā)以冀中能源股份有限公司為主體。該公司在邢臺(tái)礦區(qū)現(xiàn)有6礦11對(duì)礦井，下組煤（9#煤）普遍受煤系底部巨厚奧陶系灰?guī)r強(qiáng)巖溶含水層的威脅。自1985年以來(lái)章村礦、顯德汪礦、葛泉礦、東龐礦先后進(jìn)行了下組煤試采工作。截至目前已安全采出9#煤1260萬(wàn)噸。章村礦和顯德汪礦水文地質(zhì)條件相對(duì)較簡(jiǎn)單，開(kāi)采下組煤較早，沒(méi)有采取單獨(dú)建井，2006年年底以后相繼投產(chǎn)的葛泉東井和東龐北井以及正在準(zhǔn)備的邢臺(tái)西井，都設(shè)計(jì)成獨(dú)立建井。

二、礦井實(shí)現(xiàn)一井一面生產(chǎn)模式的必要性

1.高產(chǎn)高效礦井建設(shè)的客觀要求

煤炭企業(yè)要增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)能力就必須扭轉(zhuǎn)用人多、效率低的狀況，努力降低成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。因此，實(shí)現(xiàn)礦井一井一面生產(chǎn)模式，減人提效，是高產(chǎn)高效礦井建設(shè)的具體體現(xiàn)和客觀要求。

2.合理集約化生產(chǎn)，壓縮生產(chǎn)戰(zhàn)場(chǎng)，確保安全生產(chǎn)

實(shí)現(xiàn)高度合理集約化生產(chǎn)，積極發(fā)展綜合機(jī)械化，減少頭面，實(shí)現(xiàn)礦井一井一面生產(chǎn)，合理集中生產(chǎn)；優(yōu)化生產(chǎn)環(huán)節(jié)，簡(jiǎn)化生產(chǎn)系統(tǒng)；實(shí)行科學(xué)管理，從而提高礦井綜合安全生產(chǎn)能力。合理集約化生產(chǎn)對(duì)于開(kāi)采下組煤礦井具有以下意義：

（1）下組煤開(kāi)采的最大安全問(wèn)題就是預(yù)防和防治突水事故。合理集中生產(chǎn)，是實(shí)現(xiàn)以最大限度壓縮開(kāi)拓開(kāi)采區(qū)域，減少突水事故發(fā)生幾率，提高安全開(kāi)采系數(shù)的主要手段。

（2）集中區(qū)域生產(chǎn)，集中進(jìn)行防探水工作，可以提高水害防治效率。

（3）合理集中生產(chǎn)，可以壓縮戰(zhàn)場(chǎng)，減少生產(chǎn)區(qū)域，減少下井人員，在生產(chǎn)過(guò)程中一旦發(fā)生災(zāi)害，有利于人員組織管理，迅速撤離、集中救援。

三、礦井一井一面生產(chǎn)模式實(shí)施的困難與解決途徑

1.技術(shù)難點(diǎn)

（1）防治水任務(wù)重。邢臺(tái)礦區(qū)在開(kāi)采下組煤（主要為9＃煤）時(shí)的充水含水層主要為頂板大青灰?guī)r巖溶裂隙承壓含水層、底板奧陶系灰?guī)r巖溶裂隙承壓含水層。礦區(qū)歷史突水為2003年?yáng)|龐礦發(fā)生奧灰特大型巖溶陷落柱突水事故(>1800m3/h)，最大突水量70000m3/h，造成淹井。因此，邢臺(tái)礦區(qū)開(kāi)采下組煤防治水探測(cè)工程是十分必要的。但帶來(lái)的問(wèn)題是：掘進(jìn)期間超前鉆探、底板注漿加固工作量大，嚴(yán)重影響開(kāi)掘速度，造成工作面布置周期長(zhǎng)。

（2）采區(qū)準(zhǔn)備周期長(zhǎng)。開(kāi)拓新采區(qū)必須完成采區(qū)的上下山、硐室、輔助車(chē)場(chǎng)等巷道工程施工，開(kāi)采下組煤的采區(qū)還要考慮分區(qū)隔離、落實(shí)強(qiáng)力排水泵房及排水設(shè)施等。由于掘進(jìn)準(zhǔn)備期間的防探水工程量大，配套設(shè)施多，一定程度上延長(zhǎng)了礦井采區(qū)的準(zhǔn)備周期。

（3）工作面開(kāi)采限制因素多。其一，工作面設(shè)計(jì)面長(zhǎng)不宜超過(guò)70m，這是通過(guò)研究開(kāi)采對(duì)煤層底板破壞深度、奧灰頂界面以上隔水層巖柱厚度、承壓水頭壓力等幾個(gè)方面所得出的結(jié)論；其二，因煤層含硫較高，煤層有自然發(fā)火傾向，防滅火措施如煤層注水必須到位；其三，工作面圈出后，必須采取物探（坑透）技術(shù)，甚至從上下兩巷向工作面中部打鉆等措施，進(jìn)一步探明具有導(dǎo)含水可能的地質(zhì)構(gòu)造，特別是導(dǎo)含水陷落柱；其四，通過(guò)探測(cè)底板巖層的厚度、強(qiáng)度和裂隙發(fā)育情況，確定煤層底板需要注漿加固的范圍和工作量，然后組織力量對(duì)底板薄弱處進(jìn)行注漿加固，結(jié)束后通過(guò)驗(yàn)證確認(rèn)可靠方可允許工作面投入生產(chǎn)。

2.解決途徑

（1）從設(shè)計(jì)源頭抓起，設(shè)計(jì)初期就要充分考慮下組煤防治水要求，為實(shí)現(xiàn)一井一面創(chuàng)造條件。下組煤開(kāi)采盡量實(shí)現(xiàn)獨(dú)立建井。邢臺(tái)礦區(qū)的東龐礦和葛泉礦下組煤開(kāi)采都專門(mén)新建獨(dú)立生產(chǎn)系統(tǒng)，力求與目前上組煤開(kāi)采形成完全隔離。東龐北井位于東龐井田的西部淺部露頭區(qū)，絕大部分上組煤被剝蝕，僅存下組煤，形成相對(duì)孤立的區(qū)域；葛泉東井位于葛泉井田的東部，受到大斷層的影響，下組煤地層上抬，為開(kāi)采下組煤獨(dú)立建井創(chuàng)造了條件。

（2）優(yōu)化設(shè)計(jì)，合理劃分采區(qū)，重點(diǎn)結(jié)合防治水手段確定工作面生產(chǎn)能力，保證礦井一井一面。東龐礦北井開(kāi)采范圍較小，淺部受小煤礦破壞較嚴(yán)重，深部開(kāi)采下限為-300m。井田開(kāi)拓方式采用雙立井開(kāi)拓，井筒設(shè)計(jì)在井田淺部，以暗斜井方式向下延伸。根據(jù)礦井地質(zhì)構(gòu)造和外圍小礦破壞情況，通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)，合理劃分采區(qū)，確定開(kāi)發(fā)一個(gè)采區(qū)，在暗斜井兩翼布置工作面。根據(jù)防治水規(guī)定，優(yōu)化了工作面設(shè)計(jì)，面長(zhǎng)定為70m，經(jīng)探測(cè)小窯破壞范圍，工作面走向長(zhǎng)度在600～1000m，采區(qū)內(nèi)9#煤厚度為4.5～5.5m，采用綜采放頂煤工藝開(kāi)采，考慮到各種因素影響工作面推進(jìn)，工作面年生產(chǎn)能力不低于60萬(wàn)噸。

（3）對(duì)礦井加強(qiáng)補(bǔ)充勘探措施，確保安全生產(chǎn)。通過(guò)多種探測(cè)手段及系統(tǒng)全面收集和分析資料，能夠?qū)锵陆M煤開(kāi)采可行性作出定性評(píng)價(jià)，但是為了實(shí)現(xiàn)安全回采，一方面在加強(qiáng)采場(chǎng)地質(zhì)與水文地質(zhì)的綜合探測(cè)與防治水技術(shù)研究，還必須定量分析判斷奧灰水的富水性與導(dǎo)水構(gòu)造，如斷層、陷落柱、底板薄弱帶以及奧灰水的原始導(dǎo)高等問(wèn)題。因此，除布置鉆探工程以外，還要通過(guò)探水孔檢驗(yàn)物探的結(jié)果，采用輔助手段，對(duì)構(gòu)造的確切位置和范圍進(jìn)行修正，針對(duì)構(gòu)造薄弱帶尤其潛在導(dǎo)水通道進(jìn)行注漿封堵與加固。

（4）積極探索超前探技術(shù)，提高鉆探速度，減少工作面和采區(qū)準(zhǔn)備時(shí)間。物探技術(shù)防治水的指導(dǎo)作用越來(lái)越強(qiáng)，礦井瞬變電磁法用于煤層頂、底板巖層內(nèi)部的富水異常區(qū)探測(cè)、巷道掘進(jìn)迎頭前方的突水構(gòu)造預(yù)測(cè)、含水陷落柱勘查等水文地質(zhì)問(wèn)題。

超前鉆探

（5）采用先進(jìn)坑透技術(shù)，對(duì)圈出后工作面地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行勘探?？油讣夹g(shù)是利用無(wú)線電波透視的方法，通過(guò)其在地下不同巖層、煤層中能量衰減損失的變化，確定區(qū)域構(gòu)造情況。歷經(jīng)多年實(shí)踐，坑透技術(shù)能夠通過(guò)電性變化確定一些地質(zhì)構(gòu)造，為礦山生產(chǎn)提供較準(zhǔn)確的地質(zhì)情況。但在實(shí)際使用中，仍有一定的局限性，由于其頻率高，衰減快，工作面過(guò)大時(shí)，難以接受到有效信號(hào)。因此，有必要進(jìn)一步完善技術(shù)手段，精確確定小斷層、斷層連續(xù)性及陷落柱、水體存在方位。

四、結(jié)論

邢臺(tái)礦區(qū)下組煤開(kāi)采的實(shí)踐證明，依靠科技創(chuàng)新，完善技術(shù)手段，合理優(yōu)化設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)集中生產(chǎn)、壓縮采掘戰(zhàn)場(chǎng)，推行一井一面生產(chǎn)，不僅推進(jìn)了高產(chǎn)高效礦井建設(shè)，更為礦井安全生產(chǎn)創(chuàng)造了條件。