四侯煤業3105回采工作面技術措施分析

梁偉波

(1.山西煤炭運銷集團晉城有限公司，山西 晉城 048026；2.山西煤炭運銷集團科學技術研究有限公司，山西 太原 030006)

引 言

晉城區域兼并重組礦井面臨的共性問題主要為井田面積小，資源儲量少，采空區較多等。四侯煤業3105工作面具有埋深淺、細砂巖頂板和斷層多等特點，為了保障3105工作面的正常回采，針對回采工作面過地質異常區的技術問題[1-4]，本文提出強制放頂、過頂板破碎帶和機尾加架加溜等一系列技術措施。

1 3105工作面概況

3105工作面地面標高+774 m～+789 m，工作面標高+720 m～+734 m。工作面位于井田北部，地表為低山丘陵地貌，大部分區域被灌木植被覆蓋，部分區域為耕地，無水體分布。工作面位于礦井北部一采區，東側為3108準備工作面，西側為實體未開采煤層，北側為礦井邊界保護煤柱，南為一采區三條大巷。走向長度540 m，傾斜長度155 m，煤層厚度1.65 m～4.8 m，平均厚度4.3 m，煤層傾角2°～13°，平均10°。老頂為細粒砂巖，厚度7.66m，灰色細粒砂巖、泥巖互層；直接頂為粉砂巖、泥巖，厚度3.95 m，灰黑色含粉砂質泥巖，鈣質膠結，泥巖包裹；直接底為泥巖、粉砂巖，厚度3.2 m，灰白色，細粒砂狀結構，堅硬、性脆，具斜層理，具裂隙；老底砂質為泥巖，厚度7.8 m，深灰色沙質泥巖，含有植物根、莖化石及炭質碎屑。

3105工作面總體為單斜構造，地質構造簡單，煤層底板傾角變化較大。對工作面進行坑透探測，顯示有4處異常區，具體如下：1) 3105工作面回風順槽掘進至約518 m段時揭露構造異常區，揭露長度15 m，頂板下落，煤層變薄，對工作面回采影響較大；2) 3105工作面開切眼掘進期間揭露F3正斷層，揭露長度19 m，斷層走向為南北走向，傾向為北西方向，落差3.5 m，傾角65°，對工作面回采影響較大；3) 3105工作面往北180 m為已揭露的F314正斷層，斷層位于井田邊界外，落差80 m，傾角70°，分析對工作面正常施工影響較小；4) 3105工作面往南113 m為已揭露的F351正斷層，落差60 m，傾角70°，分析對工作面正常施工影響較小。根據工作面周邊地質資料情況顯示，預計工作面回采期間可能會受到派生構造影響。工作面回采部分地段時地表覆蓋層會變薄，最薄處距煤層頂板約25 m，頂板可能會出現破損，影響工作面正常施工。

水文地質方面，頂板水，工作面部分區域覆蓋層較淺，大氣降水會通過頂板裂隙流入工作面，頂板部分巖層缺失，含水層水對工作面有一定影響；底板水，工作面直接底板主要為砂質泥巖和細粒砂巖組成，硅質膠結，性致密，巖層之間隔水性和抗壓性能較好，對奧灰水形成了較好的隔離作用，底板水對工作面回采影響不大；斷層水，工作面內實揭露F3正斷層，斷層走向南北，傾向北西，傾角約65°，落差3.5 m，該斷層的富水性較弱，但在開采過程中也不能排除一些特殊構造部位的補給；采空區水，工作面地勢北高南低，因回采方向為由北向南，所以在采后區域采空區水會沿北向南方向流入工作面，對工作面回采產生較大影響；鉆孔水，根據相關地質資料，工作面回采過程中會揭露補4鉆孔，須制定相關措施疏放鉆孔水以保證工作面施工安全；地表水，工作面地表無河流湖泊，但本礦井所屬區域屬于半干旱溫帶大陸性氣候，降雨頻繁，特別是雨季，因本工作面地表覆蓋層相對較薄，大氣降水可通過不同成因的基巖裂隙及松散沉積物孔隙在裂隙溝通的情況下進入礦坑，對工作面的回采造成較大影響。

2 3105工作面強制放頂技術措施

3105工作面每隔15 m～20 m會出現一次周期來壓。由于綜采工作面兩順槽頂板采用錨桿、錨網和錨索聯合支護，導致在推進過程中，進風、回風兩端頭靠幫的頂板有時會出現老塘懸頂現象。為了避免運輸、回風兩端頭靠幫的頂板采取退錨措施，但懸頂面積大于10 m2仍未垮落時，須進行強制放頂。

2.1 強制放頂工藝

打眼工具，強制放頂時采用YT28型氣腿鑿巖機打眼，3 m長六棱中空釬桿，Φ28 mm一字型鉆頭，氣腿、風管、水管等。兩端頭強制放頂時，根據放頂情況，相應增加或減少炮眼布置，每排約4個炮眼，要求間排距為600 mm×600 mm；進風順槽炮眼距順槽煤柱幫0.5 m處呈一線布置，炮眼在切頂柱前打設，斜向上成30°，形成一排。炮眼間排距視垮落情況和支架與切頂支柱的間隙而定，眼深3 m，裝藥量0.6 kg，封泥長度不低于1.0 m，使用2個水炮泥，當炮眼推進到滯后于切頂線0.3 m時，進行裝藥、爆破，爆破時采用正向爆破。回風順槽炮眼距煤柱幫0.5 m由呈一線布置，炮眼在切頂柱前打設，斜向上成30°，形成一排。炮眼間排距視垮落情況和支架與切頂支柱的間隙而定，眼深3 m，裝藥量0.6 kg，封泥長度不低于1.0 m，使用2個水炮泥，當炮眼推進到滯后于切頂線0.3 m時，進行裝藥、爆破，爆破時采用正向爆破。爆破方法，采用串聯預裂松動正向爆破，一次打眼，一次裝藥，一次起爆。炸藥采用煤礦許用3號炸藥，煤礦許用毫秒延期電雷管，正向起爆。施工順序，預先在支架前的超前支護下選眼，安置打眼設備，打眼，裝藥、聯線，待割煤移架后使炮眼進入采空區滯后切頂柱0.3 m處，停止作業撤出人員進行放炮，檢查支設好切頂支柱發現崩倒及時修復。

2.2 安全作業方法

由現場跟班安全及施工人員根據現場實際情況，將可拆除的頂板錨桿的托盤、錨索的托盤及時拆卸；拆卸托盤等器具必須在超前支護段按3105工作面作業規程中退錨措施執行。拆卸的托盤等器具要集中保管運送出井，拆卸時要嚴格按程序作業，并有專人安全監管。作業時由現場跟班礦長、科長進行現場指揮。

由于是預裂松動性爆破，當推進2.4 m，三個循環后還未垮落時可按上述順序重新再次打眼、裝藥、爆破。端頭或端尾只能一處放炮作業，嚴禁兩處同時爆破作業。預先在端頭、端尾空檔支護內裝藥、聯線完善待割煤移架后使炮眼進入采空區滯后切頂柱0.3 m處時，開始撤出人員進行放炮。

3 3105工作面過頂板破碎帶技術措施

3.1 19#～29#支架過頂板破碎帶

3105工作面19#～29#架頂板比較破碎，受舊巷影響，頂板起伏不平。為確保順利度過該破碎帶，特編制本安全技術措施。

采煤機在進入破碎段時，只允許割底刀通過，放慢割煤速度，支架工及時追機帶壓擦頂移架，逐步的縮小破碎段的頂板空頂面積，采煤機司機和支架工必須配合好，該停機等待的必須停機等待，支架工在移架時必須保證支架架型，嚴禁出現支架前梁上翹。根據現場情況，必要時采取減小循環進度的方法及時控制頂板。通過頂板破碎段時，采煤機必須放慢速度，盡量減小對煤壁的擾動，同時緊跟采煤機前滾筒及時移架，縮短空頂時間，緊跟采煤機后滾筒打出護幫板，及時支護頂幫，該段支架必須拉超前架控制頂板，縮小端面距。在通過破碎段時液壓支架采取帶壓擦頂移架，支架稍微卸壓下放不得大于100 mm，支架初撐力必須符合要求，確保支架頂梁接頂嚴實。移架過程中，支架工要邊收前探梁邊移架，在破碎段內嚴禁先收前探梁后移架，移架時頂梁與頂板保持一定的支撐阻力，帶壓前移，盡量減少頂板松動。移架前后必須確保支架的架型，支架頂梁與頂板平行，最大仰俯角不大于7°，支架垂直于頂底板，歪斜角不大于5°，支架的初撐力必須達到24 MPa。工作面煤幫發生漏頂嚴重時，支架上方的空頂可以使用木料充填接頂，并與頂板接實。

3.2 47#～53#支架過頂板破碎帶

針對3105工作面47#～53#架段頂板破碎，嚴重影響工作面正常生產，為有效控制頂板破碎帶擴大，特制定本措施。

在工作面43#～45#架、57#～59#架支架頂梁前端支設鎖口錨索，錨索規格，Φ21.8 mm×14 300 mm鋼絞線，間排距不大于2 000 mm。在軌道巷支設兩排單體柱加固頂板，單體柱距軌道巷南幫1 m，間排距2 m～2.5 m。在軌道巷距南幫600 mm位置分別由進風順槽至回風順槽、由回風順槽至進風順槽，分別向軌道巷冒落段支護錨索，間排距不大于2 000 mm；錨索規格，漏頂區域附近20 m加支Φ21.8 mm×14 300 mm錨索，其他地方采用Φ21.8 mm×9 300 mm錨索進行加固，如9 300 mm段頂板破碎錨固效果不達標，可采用14 300 mm的錨索進行加固。采煤機從機尾至40#架、機尾至30#架依次循環割底刀向前推進，并及時拉架控制頂板。工作面在推進過程中如果再次出現頂板破碎時，及時采用錨索配合鋼筋網進行支護。破碎帶矸石出完后，根據現場需要，對漏頂區域周圍頂板采取輔助注漿加固破碎頂板，根據現場情況及時用錨桿索+鋼筋網+工字鋼棚進行補強支護，制作假頂通過漏頂區域。根據現場情況在漏頂段鋪設假頂，確保支架接頂，便于支架回撤。

4 3105工作面機尾加架加溜技術措施

受實際條件影響，3105工作面在回采過程中要出現在端尾加架和增加刮板輸送機長度以適應工作面頂板支護和運輸要求。當工作面回采時上端頭機尾最后一架支架距非回采側煤幫大于2 m時，須進行加架、加溜作業，保證加架、加溜工作期間的安全。

4.1 加架技術措施

工作面長度根據現場坡度變大會增加，長度達到能夠增加一架前，上端頭機尾最后一架支架距非回采側煤幫大于2 m時，回風順槽與工作面搭接的支架靠非回采側煤幫支設牢固。等待工作面推移到該處后隨工作面支架向前推移，該支架靠幫期間，原行人道側支設的單體液壓支柱支設于回采側控頂。行人道改為在單體液壓支柱支護之間繞行，保證出口寬度>0.8 m。3105工作面回風順槽20 m超前支護段除支架控頂區域外，采用三排單體液壓支柱支護，間排距1 000 mm×1 000 mm，必須保證超前支護長度不少于20 m。

4.2 加溜槽技術措施

將施工地點的浮煤清理干凈，支架支護質量達標24 MPa，護幫板背緊煤幫。增加工作面溜槽前，溜子開關停電閉鎖。在第3節溜槽后將頂鏈一連接環拆開，將頂鏈固定在支架上。拆掉機尾第3節溜槽夾板螺絲、連接銷，增加一節溜槽。拆下溜槽配件后，利用5 t吊鏈、油缸將機尾第5節溜槽以上的溜槽、機尾向上拉移1 800 mm，使能順利增加第5節溜槽。吊鏈使用前必須檢查其的完好情況，栓設點也要牢靠，以防止發生事故。油缸安設時必須采用"U"環作為連接點，安設也要牢靠。多人配合拉移溜槽時，必須聽從指揮，相互配合拉移溜槽。溜槽增加后，利用點柱頂移機尾時，點柱必須支設牢固。對口時，跟班班組長必須現場指揮，防止擠手擠腳。接鏈條時，也要將大鏈固定于齒軌上，以防止刮板輸送機下滑。

5 結論

3105工作面頂板為細粒砂巖或細粒砂巖、泥巖互層，厚度為11.6 m，且存在1處煤層變薄異常區，3處斷層異常區。回采過程中制定了強制放頂技術措施，19#～29#支架、47#～53#支架過頂板破碎帶技術措施，以及機尾加支架加溜槽技術措施。