微子鎮(zhèn)煤礦15101 工作面回采分析

蘇 勝

（太原東山五龍煤業(yè)有限公司，山西 太原 030000）

0 引言

微子鎮(zhèn)煤礦15101 工作面所采煤層為15#煤層，水平標(biāo)高+750，隸屬一采區(qū)，15101 為首采工作面，切眼長(zhǎng)為150 m，可采長(zhǎng)度為211 m。15101 工作面位于礦井一采區(qū)西部，南側(cè)為采區(qū)膠帶大巷，北部為原漫流嶺煤業(yè)，西側(cè)為排水巷，東側(cè)為15102 運(yùn)輸順槽（實(shí)體煤）。工作面對(duì)應(yīng)地表位于原漫流嶺煤業(yè)主井（廢棄）西南側(cè)，地表多為沖溝，走向?yàn)闁|西走向，地勢(shì)西高東低。第四系沖積層厚度約10～92.59 m，平均為50 m，覆蓋在煤系地層之上，無基巖出露，地表南側(cè)和北側(cè)有少量農(nóng)田。該面所采煤層為15#煤，俗成“貧煤”，該工作面煤層屬于太原組下段下部，煤質(zhì)為中硬煤層，煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，煤厚平均3.83 m，煤層硬度系數(shù)為2～2.5，局部存在一層夾矸，厚度0.4～0.88 m，厚度變化不大，屬穩(wěn)定型煤層。煤層平均厚度3.83 m，煤層傾角7°～13°。

1 影響回采的因素分析

1.1 地質(zhì)構(gòu)造

根據(jù)地質(zhì)報(bào)告和實(shí)際兩順槽掘進(jìn)情況，對(duì)該工作面區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行分析：根據(jù)《15101 回采工作面無線電波透視成果報(bào)告》《15101 工作面礦井瞬變電磁法探測(cè)報(bào)告》及運(yùn)輸順槽、回風(fēng)順槽揭露的情況分析，未見巖漿巖侵入。存在2 處坑透異常區(qū)和和3 處物探低阻異常區(qū)，根據(jù)15101 運(yùn)輸順槽揭露三條正斷層，15101 回風(fēng)順槽揭露一條正斷層，揭露時(shí)頂板稍有破碎并伴有少量淋水，根據(jù)《15101 回采工作面坑透異常區(qū)專項(xiàng)探放水設(shè)計(jì)》鉆探驗(yàn)證情況，為全煤，可排除陷落柱的可能，由于揭露斷層落差較小[1-2]，鉆孔鉆進(jìn)過程中可能探測(cè)不到，推測(cè)該異常區(qū)為斷層向工作面內(nèi)延伸的反映，綜上所述推測(cè)回采工作面地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜程度屬簡(jiǎn)單類型。

1.2 水文地質(zhì)

本區(qū)屬海河流域漳河水系濁漳河支流。區(qū)內(nèi)無常年性河流和大的地表積水體，主要受大氣降水補(bǔ)給，以動(dòng)儲(chǔ)量形式存在。根據(jù)已掘兩順槽情況，回采工作面15#煤層導(dǎo)水裂隙帶未導(dǎo)通地表，隨著回采導(dǎo)水裂隙帶可能增大，故在回采過程中加強(qiáng)水害探測(cè)工作。頂板為K2巖溶含水層，層間距平均約18.8m，單位涌水量q=0.003 0 L/（s·m），滲透系數(shù)K=0.010 2 m/d，富水性弱，以孔隙水、裂隙水為主，在頂板裂隙發(fā)育區(qū)域?qū)⒊霈F(xiàn)少量頂板淋水現(xiàn)象，預(yù)計(jì)最大涌水量為10 m3/h，對(duì)巷道掘進(jìn)影響較小。井田奧灰水水位標(biāo)高在+618.5～+623.5 m 之間，由西南流向北東?；夭晒ぷ髅鏄?biāo)高在+705.96～+769.1 m 之間，故不受奧灰水威脅。根據(jù)物探報(bào)告和鉆探情況以及工作面兩順槽掘進(jìn)時(shí)的揭露地質(zhì)情況，該工作面斷層不導(dǎo)水，僅在揭露時(shí)頂板有少許淋水，加強(qiáng)支護(hù)后，經(jīng)過斷層破碎帶后無淋水。

根據(jù)《山西煤炭運(yùn)銷集團(tuán)三元微子鎮(zhèn)煤業(yè)有限公司水文地質(zhì)類型劃分報(bào)告》，該回采區(qū)域不受上覆3#煤層采空積水影響。15#煤層導(dǎo)水裂隙帶最大高度為72.35 m，上距3# 煤層94.04～132.24 m，平均113.14 m，本回采區(qū)域未能導(dǎo)通上覆3#煤層采空積水區(qū)。但受采掘影響，不排除隨著回采導(dǎo)水裂隙帶增大，導(dǎo)通上覆3#煤層采空積水區(qū)，15101 工作面回采前必須對(duì)上覆3#煤層采空積水進(jìn)疏放，待無水害威脅后方可掘進(jìn)[3]。已掘15101 運(yùn)輸順槽和回風(fēng)順槽均鉆探揭露小窯破壞區(qū)及采空積水區(qū)，目前回風(fēng)順槽運(yùn)輸順槽均無出水，水壓為0 MPa，對(duì)回采無影響，但仍需加強(qiáng)觀測(cè)頂幫觀測(cè)，密切關(guān)注頂幫裂隙發(fā)育情況，回采時(shí)根據(jù)疏放水情況及確認(rèn)無水害威脅后方可回采。該回采工作面內(nèi)無鉆孔，不受鉆孔水影響。

綜合以上因素預(yù)計(jì)該工作面回采過程中最大涌水量為10 m3/h，正常涌水量為3 m3/h。

1.3 瓦斯及其它影響回采因素

微子鎮(zhèn)煤業(yè)有限責(zé)任公司生產(chǎn)15#煤層，2019 年度瓦斯等級(jí)鑒定結(jié)果為：礦井絕對(duì)瓦斯涌出量為0.44 m3/min，屬低瓦斯礦井。煤塵具有爆炸危險(xiǎn)性。煤層自燃傾向Ⅱ級(jí)，屬自燃煤層。經(jīng)地溫測(cè)溫試驗(yàn)，地溫正常無異常。地壓正常、巷道沒有出現(xiàn)底鼓現(xiàn)象，頂壓、側(cè)壓均不明顯，無太大影響。防止采空區(qū)煤炭自燃。

2 回采期間工作面頂板管理

2.1 工作面正常時(shí)期頂板管理

15101 工作面主要采用液壓支架進(jìn)行頂板支護(hù)。在進(jìn)行支護(hù)時(shí)，必須要保證液壓支架整體平直，最大偏差不超過±50 mm，各架之間的中心距要一致，偏差不超過±100 mm。與此同時(shí)，還要保證頂梁與頂板平行，從而保證具有良好的切頂效果。在架之間距離大于100 mm 時(shí)，需要進(jìn)行架棚支護(hù)。

在進(jìn)行移架時(shí)，要滯后上滾筒2～3 架。在礦山壓力顯現(xiàn)劇烈時(shí)，應(yīng)該及時(shí)地進(jìn)行拉架，以免出現(xiàn)液壓支架被壓死的情況。與此同時(shí)，液壓支架的最大伸縮量不得超過2 300 mm。若在移架過程中出現(xiàn)嚴(yán)重的頂板破碎或煤壁片幫的情況，則應(yīng)該及時(shí)地打開伸縮梁和護(hù)板[4]。移架過程中要及時(shí)調(diào)整支架形狀，如發(fā)生倒架咬架等現(xiàn)象，需在移架過程中及時(shí)利用側(cè)護(hù)板進(jìn)行調(diào)整。

工作面各工序之間平行作業(yè)的順序及安全距離。生產(chǎn)作業(yè)期間，采煤機(jī)司機(jī)均站立在液壓支架腳踏板上部作業(yè)，嚴(yán)禁身體任何部位超出液壓支架架間防護(hù)網(wǎng)，操作上滾筒人員作業(yè)時(shí)站立在上滾筒對(duì)應(yīng)液壓支架前2—3 架處，操作下滾筒人員滯后下滾筒對(duì)應(yīng)液壓支架1—2 架處，液壓支架移架工操作液壓支架移架時(shí)站立在被移支架靠機(jī)頭側(cè)，滯后上滾筒2 架；頂溜工滯后采煤機(jī)下滾筒12 架，清煤工滯后頂溜點(diǎn)50 m。

運(yùn)輸順槽和回風(fēng)順槽超前均采用ZQL2×4000/22/45 型超前支護(hù)支架進(jìn)行支護(hù)，當(dāng)頂板壓力增大時(shí)另行制定安全技術(shù)措施。機(jī)頭、機(jī)尾安全出口高度不低于1.8 m，寬度不小于0.8 m。每班驗(yàn)收人員必須對(duì)機(jī)頭、機(jī)尾推進(jìn)度及安全出口進(jìn)行測(cè)量，及時(shí)調(diào)整以確保安全出口暢通。必須對(duì)兩出口煤壁及頂板進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)頂板破碎及時(shí)加強(qiáng)支護(hù)。

2.2 工作面特殊時(shí)期頂板管理

根據(jù)相鄰工作面已采經(jīng)驗(yàn)，該工作面初次和周期來壓不明顯。如若遇工作面來壓時(shí)，按以下方法進(jìn)行頂板管理：根據(jù)技術(shù)科下達(dá)的來壓預(yù)報(bào)，隊(duì)組提前做好來壓預(yù)防工作；加強(qiáng)機(jī)電設(shè)備管理，提高開機(jī)率，加快推進(jìn)速度；提高工作面支架的工作阻力，消滅支架“跑、冒、滴、漏、串”液現(xiàn)象，保證液壓支架的完好狀態(tài)及卸載能力。支架千斤頂有損壞時(shí)要及時(shí)更換，保證液壓支架處于正常工作狀態(tài)[5]。超前移架縮小端面距，以利于工作面維護(hù)；機(jī)道內(nèi)嚴(yán)禁人員進(jìn)入；嚴(yán)格控制采高，保證最有利的開采高度，嚴(yán)禁超高開采。保證支架的支護(hù)強(qiáng)度和穩(wěn)定，要求在正常開采時(shí)，每天按2 刀煤組織生產(chǎn)，勻速推進(jìn)；工作面要采直、采平，嚴(yán)禁出現(xiàn)臺(tái)階開采，防止古塘的煤體突出產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象；割煤后及時(shí)帶壓擦頂移架且支架要接頂良好，工作面支架要求達(dá)到最小控頂距，支架達(dá)到規(guī)定的初撐力（不低于25 MPa）。

15101 工作面地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，煤層總體呈單斜展布，兩巷在掘進(jìn)和有采必探期間，揭露斷層及陷落柱等地質(zhì)構(gòu)造，如在回采中遇見斷層、頂板破碎及應(yīng)力集中區(qū)等特殊地質(zhì)構(gòu)造時(shí)必須及時(shí)編制專項(xiàng)安全技術(shù)措施。該工作面埋深相對(duì)較淺，應(yīng)力集中不明顯。工作面在回采期間遇破碎帶時(shí)，需采用超前移架、帶壓移架、跟機(jī)移架等支護(hù)方式維護(hù)機(jī)道頂板，同時(shí)制定專項(xiàng)安全技術(shù)措施。據(jù)地質(zhì)資料及時(shí)間順槽掘進(jìn)揭露情況顯示，該工作面實(shí)際生產(chǎn)過程中無偽頂。工作面停采時(shí)，依據(jù)停采支護(hù)設(shè)計(jì)支護(hù)工作面頂板，并編寫停采安全技術(shù)措施。

2.3 礦壓觀測(cè)

礦壓監(jiān)測(cè)的內(nèi)容主要包括為了了解支護(hù)設(shè)計(jì)的合理性、支護(hù)效果和巷道服務(wù)期間各個(gè)階段的變形特點(diǎn)及變形量大小，給煤礦巷道的支護(hù)設(shè)計(jì)提供依據(jù)，需要進(jìn)行錨桿支護(hù)質(zhì)量檢查與圍巖動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)工作。檢查與監(jiān)測(cè)工作分日常檢查與專項(xiàng)監(jiān)測(cè)兩部分。

日常檢查的主要內(nèi)容為工作面支架壓力檢查，超前支架壓力檢查等。專項(xiàng)監(jiān)測(cè)的主要內(nèi)容為頂板離層動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和圍巖變形觀測(cè)。頂板離層動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)是通過頂板離層儀實(shí)現(xiàn)的。這有助于對(duì)頂板離層情況提供連續(xù)的直觀顯示，及早發(fā)現(xiàn)頂板失穩(wěn)的征兆，以避免冒頂事故的發(fā)生；監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可作為修改、完善錨桿支護(hù)初始設(shè)計(jì)參數(shù)的重要依據(jù)。

圍巖變形觀測(cè)測(cè)站間距為50 m，每個(gè)測(cè)站布置3 個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，如圖1 所示。巷道中，當(dāng)?shù)刭|(zhì)生產(chǎn)條件差異明顯地段的長(zhǎng)度大于20 m 時(shí)，該段巷道內(nèi)至少應(yīng)增設(shè)1 個(gè)測(cè)站。

圖1 15101 工作面兩順槽位移觀測(cè)安裝圖

3 結(jié)語(yǔ)

結(jié)合了微子鎮(zhèn)煤礦15101 工作面的實(shí)際地質(zhì)情況，分析了影響工作面回采的因素，主要有工作面的地質(zhì)構(gòu)造、水文情況以及瓦斯情況。經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，這三種因素對(duì)工作面的回采影響較小。針對(duì)不同情況下的頂板管理采取了不同的措施，從而保證了回采的安全性。可以為類似條件下工作面的回采提供一定的參考。