小煤窯破壞區(qū)域的回采技術

冀林杰

(山西汾西礦業(yè)集團柳灣煤礦,山西 孝義 032303)

闡述了受小煤窯破壞的綜采工作面回采技術，分析了如何通過受小煤窯破壞形成的空巷支護技術、通風管理、安全事項等確保正常開采和安全生產。

小煤窯破壞區(qū)；空巷內維護；錨桿；安全

前些年，隨著經濟的快速發(fā)展,山西在“有水快流”思想的指導下，小煤窯如雨后春筍般冒了出來，山西小煤窯一度達到上萬座。小煤窯回采率不足15%，每年都要破壞和浪費約20億t煤炭資源。因此，對于如何安全有效地開采小煤窯破壞區(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8.50 km，傾斜長12.67 km，井田面積為71.50 km2。該礦井受小煤窯破壞較為嚴重，本文以柳灣煤礦231127綜放工作面為例進行論述。

1 工作面狀況及地質概況

1.1 工作面概況

231127綜放工作面位于柳灣煤礦三盤區(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。地面標高1 025.6 m～1 120.6 m，工作面標高896 m～934 m。工作面由北向南推進。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830 m(可采780 m)，傾斜長160 m。

表1 煤層賦存情況

頂底板情況：老頂為K2石灰?guī)r，厚度5.2 m，巖性特征為黑灰色、致密、堅硬。直接頂為頁巖，厚度3.92 m，巖性特征為灰黑色頁巖、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、遇水膨脹變軟。

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

水文地質情況：1) 工作面地表主要受大氣降水影響。雨季來臨時，在溝谷低洼處存有少量積水；雨季過后，水流干涸。2) 工作面總體呈背向斜相間構造，老頂K2灰?guī)r，節(jié)理裂隙發(fā)育，富含水性，且根據調查與實測，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重，在掘進中多次與11#煤小窯空巷貫通，在掘進過程中材料巷揭露2條小窯空巷，運輸巷揭露10條小窯空巷，預計在采空破壞區(qū)內有不同程度的積水。3) 該工作面內11#煤破壞嚴重，多為空巷冒落帶，應加強對頂板的管理。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

根據小窯監(jiān)管科調查，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，越層越界開采10#、11#煤)，南部緊鄰后期進風巷，西部為莊里村小窯采空破壞區(qū)(采9#煤，越層越界開采過10#、11#煤)，目前已經全部關閉。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，詳見圖1)，對回采造成了較大的困難。

2 空巷內支護工藝分析

根據現場實測，空巷示意圖如圖1?？障飪认飳?.5 m～3.0 m、巷高2.3 m～2.7 m，原支護為架原木支護，原木直徑16 mm～22 mm，局部已經冒落(如圖LN段)。

圖1 空巷示意圖

按照空巷與工作面推進的頂板不同，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，如果支護不到位，空巷頂板會整體下沉，往往會出現大面積漏頂。此類空巷的支護方式以木垛支護為主。提前揭露工作面30 m，在空巷內先補打錨桿支護，錨桿間排距為1 m×1 m。補打錨桿后，進行木垛支護。木垛采用長為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，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(俗稱小鼻子)。由于煤體面積較小，頂板極易拉槽，引起漏頂。此類空巷支護以木垛與架棚支護相結合。提前揭露工作面30 m，在空巷內先補打錨桿支護，錨桿間排距為1 m×1 m。補打錨桿后，進行木垛支護。木垛采用長為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，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。此類空巷支護以架棚支護為主。提前揭露工作面30 m，在空巷內先補打錨桿支護，錨桿間排距為1 m×1 m。補打錨桿后，進行架棚支護，排距1 m，一梁三柱。

4) 所有巷道交叉口(如圖1中E、F點)以及向相鄰巷內延伸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，必須先掌握空巷層位頂底煤厚度，將空巷內施工懸吊木垛。木垛最下一層棚板兩端打眼，垂直空巷，采用6.3 m長錨索吊起，木垛最下一層與工作面頂板一致。工作面推進揭露后，支架頂梁挑住最下一層木垛棚板，防止頂板因不及時支護而引起的大面積漏頂。支護示意圖如圖2。

圖2 支護示意圖

3 通風管理

1) 在所有空巷密閉打開前，都必須制定措施，由通風區(qū)專業(yè)隊伍施工。人員進入空巷內施工維護巷道時，可在巷內進入小風機，保證作業(yè)地點的通風安全。

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

3) 通風部分應定期觀測工作面風量等漏風情況。

4 回采實踐

4.1 空巷支護

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

4.2 偽斜開采

推進至接近于與工作面平行的小煤窯空巷時，可適當增加工作面前半部或者后半部的推進，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(機尾)的推進力度，使得工作面交替進入應力區(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行。

4.3 礦壓分析

根據礦壓在線觀測數據分析，過空巷期間，頂板壓力活動較穩(wěn)定。工作面通過CG、RL段時，頂板來壓較為明顯，周期來壓提前，支架壓力表局部達到35 MPa。在此范圍內，工作面頂煤少放或者不放，以緩解頂板來壓。

另外，空巷位置局部出現過漏頂情況，采取工作面人工勾頂措施后，支架順利通過。

5 結束語

以往過空巷時，因重視不夠，空巷內沒有及時維護，且未探明空巷情況。工作面推進時，受到采動影響，空巷內一般均已冒落，給工作面的正常推進帶來極大的困難。資料顯示，2009年，柳灣礦三盤區(qū)某面遇同類空巷推進過程，平均1個月推進度僅為45 m左右，而現在的231127綜放工作面平均推進度達到70 m左右。據統(tǒng)計，該面維護空巷共計使用坑木198方、左旋螺紋錨桿1 800余根及配套樹脂、錨索使用約450 m。

根據小煤礦破壞區(qū)范圍(走向196 m)，儲量分析為，破壞范圍回采儲量=工作面長度×破壞范圍走向長×煤層厚度×容重×回收率=160×196×4.9×1.4×85%=182 860.16 t，創(chuàng)造了良好的經濟效益。