群力煤礦首采面優化設計

徐誠軍

（安源煤業集團股份有限公司，江西 南昌330002）

首采面的確定，對礦井采掘部署、瓦斯治理、防治煤與瓦斯突出、盡快達產具有重要意義。從礦井煤層實際賦存情況、煤層突出危險性情況、瓦斯治理難易程度、煤層安全技術條件等方面對礦井首采面進行確定。合理的采掘部署是指礦井在生產過程中抽掘采能夠達到在時間上和空間上的均衡銜接。長期以來，采掘部署不合理是困擾著礦井安全高效開采的關鍵問題之一[1]。為了使群力煤礦順利達產，針對目前設計存在的問題，通過分析和論證，對其首采面進行了優化調整。

1 礦井開采情況

群力煤礦隸屬安源煤業集團股份有限公司江貴煤業集團公司，屬技改煤礦，設計生產能力為0.6 Mt/a。礦區面積2.74 km2，東北—西南寬約1 km，西北～東南長約2.5 km，呈四邊形。采用斜井～平硐開拓，分別為主斜井、副平硐、南回風斜井。礦井劃分2個水平，水平標高分別為+1560 m、+1380 m，以5號勘探線為界劃分為南北兩翼，劃分為5個采區，首采區為一采區，一采區已形成走向長度為281 m的1C301回采工作面，設計首采面為1C301，C3煤層區段標高+1556～+1492 m。

礦井可采煤層10層，可采煤層平均總厚14.15 m，為C3、C5、C6、C10、C16、C21、C27、C30、C31、C32，煤層平均厚度分別為1.36、3.57、2.15、1.23、1.36、0.86、1.08、0.84、1.06、1.03 m，煤層間距分別為32.54 m、7.19 m、67.88 m、52.42 m、42.78 m、36.97 m、16.82 m、7.38 m、2.35 m。煤層傾角平均30°，主采煤層為上部煤層C5、C6煤層，屬煤與瓦斯突出礦井。

2 工作面優化設計分析

若將原設計的1C302工作面做為首采工作面，不但投資經濟效益差，而且難以按期達產。現1C501回風巷標高以上的C5煤層已基本采空，且上覆C3煤層靠近下山側剩余走向長281 m（281 m作為措施面在該礦形成安全生產系統時進行回采），沿C5煤層采空區邊界掘進1C501回風巷，根據現場實際情況巷道在瓦斯卸壓范圍內，進行C501工作面布置完全可行。

2.1 從保護層選擇分析

考慮下保護層開采各煤層的層間距能否滿足上行式開采需要，C5煤層平均采高3.57 m，經計算[1]，開采C5煤層C3煤層不被破壞的最小層間距為29.24～32.61 m，其最大平均距離大于C5與C3煤層平均層間距32.54 m，不滿足上行式開采的條件，如果采用上行式開采C3煤層被破壞可能性較大。

如果礦井考慮布置下保護層，C10煤層與C3煤層間距為106.71 m，不能作為有效的保護層，C5煤層在C10煤層保護范圍內，但C5與C3煤層平均層間距不滿足開采下保護層條件，同時《保護層開采技術規范》（AQ1050-2008）要求優先選擇上保護層。

從煤層間距分析，礦井上部煤層中C3、C5、C6、煤層僅C3具備開采不破壞其它煤層條件，即上煤層只能從上往下采，中下煤層大部分（C32除外）均具備開采不破壞其它煤層條件，但以中下部煤層中任一煤層為保護層，均不能起到保護主采煤層的作用，因此上煤組只能從C3煤層開始采，開采C3煤層后，依次開采保護下伏的的C5、C6煤層的保護層，開采C10、C16煤層時，考慮以C16煤層為C10煤層保護層，其下的C21、C27、C30、C31、C32可依次順序開采。

2.2 從區域防突措施選擇分析

礦井一采區為首采區，采區南翼C3煤層區段標高+1556～+1492 m，現已形成走向長度僅為281 m的回采工作面（即1C301工作面），且回采工作面巷道斷面小，僅有5.1 m2斷面，不滿足機械化開采的要求，此工作面巷道維修滿足炮采工藝要求后作為保護層采用煤炮采工藝進行回采，礦井后續工作面按綜采設計，1C301工作面保護范圍可以延伸到+1492 m以下24 m垂深，對C5煤層1C502運輸巷掘進形成保護，另外C3煤層已形成的采空區對1C502回風巷形成保護，故1C502回風巷不布置底板瓦斯抽采巷，只需在C3號煤層底板法線距離15 m處布置瓦斯抽采巷，對首采C5煤層工作面運輸巷和切眼的瓦斯進行頂板穿層鉆孔預抽。1C301工作面回采后，后續就可以布置1C501工作面。

2.3 從井巷工程量分析

原首采面一采區北翼1C302回采工作面必須施工采取預抽煤層瓦斯的區域和局部防突措施，底板抽采巷的掘進穿層鉆孔施工、預抽時間長，延長礦井投產時間。本設計井巷工程量8445 m，原設計井巷工程量10435 m，減少井巷工程量1990 m，主要差異在采區，現就優化前后采區井巷工程量進行比較。

表1 優化前后采區井巷工程量比較（單位/m）

從表中可看出工程量的減少主要在+1380 m運輸石門、+1380 m回風石門、+1380 m軌道石門三條石門和+1560 m瓦斯抽采巷(一)。

故選擇卸壓后的1C501回采工作面為首采面更利于礦井減少工程量和投產。

2.4 從工作面推進度分析

工作面生產能力計算結果[2]，見表2。

表2 采煤工作面及礦井生產能力

經計算，礦井在首采區布置一個綜采工作面，要滿足0.6 Mt/a的生產能力，1C302年推進度達到1745 m，實際工作面走向長度僅675 m，要達產一年至少要搬遷三次，而采用1C501后，僅一個工作面當年就能達產。

3 結語

1）群力煤礦原有系統已形成1C301采面，開采后被保護范圍后續C5、C6工作面按煤層順序開采。本變更首采面為一采區南翼1C501回采工作面，在開采1C501采面之前，先對已形成的1C301采面（經區域預測為無突出危險）開采完，使1C501采面基本處于被保護范圍內，有利于1C501采面瓦斯治理。

2）原設計首采面一采區北翼1C302回采工作面必須采取預抽煤層瓦斯的區域和局部防突措施，底板抽采巷的掘進穿層鉆孔施工、預抽時間長，延長礦井投產時間，故選擇卸壓后的1C501回采工作面為首采面更利于礦井盡快投產。

3）一采區1C302回采工作面作為1C501采面接替面，有充足的時間進行底板抽采巷穿層鉆孔條帶預抽，運輸巷、回風巷、工作面的本煤層預抽等瓦斯治理的區域和局部防突措施實施，有利于礦井安全生產。

4）C3、C5煤層厚度分別為1.36 m、3.57 m；變更后首采面為1C502工作面，可減少井巷工程量，縮短工期，減少初期投資，礦井投產即可達產，投產當年即可獲經濟效益。