常村煤礦S5-23綜放工作面安全回采技術措施研究

白曉華

（潞安環能股份公司常村煤礦，山西 長治 046200）

1 常村煤礦S5-23工作面概況

常村煤礦S5-23工作面地面位置位于水東村東南方，崗頭村西南方，宋莊村東北方。地面標高+902.3～+932.6 m，煤層底板標高+445.0～+464.5 m。S5-23工作面東接S5-22工作面，該工作面地面存在1處高壓線塔，采動后可能會造成塔體傾斜、沉降，S5-23工作面可采長度866.8 m，傾斜長310 m，斜面積274 908 m2；探測平均煤厚5.9 m，采高3.2 m±0.1 m，煤體容重1.4 t/m3，循環進度0.8 m。

2 采煤方法及其工藝流程

2.1 工作面巷道布置及支護

該工作面可采長度866.8 m，傾斜長310 m，工作面回采沿走向后退式回采。工作面由南向北布置皮順、抽采巷、軌順三條巷道，其中S5-23工作面皮順長度為1 025 m。

S5-23工作面軌順巷道斷面呈矩形，巷道平均寬4.8 m，平均高3.5 m，平均斷面16.8 m2；頂板采用預應力讓壓錨桿+雙鋼筋托梁+金屬經緯網+錨索聯合支護，幫采用預應力讓壓錨桿+W鋼護板+金屬經緯網聯合支護。

S5-23工作面抽采巷呈矩形，巷道平均寬3.5 m，平均高2.8 m，平均斷面9.8 m2，頂板采用高強錨桿+雙鋼筋托梁+金屬經緯網+錨索聯合支護，幫采用高強錨桿+W鋼護板+金屬經緯網聯合支護。

2.2 采煤形式

通常在該工作面選用如下幾個形式比如：走向長壁后退式、低位放頂煤、全部垮落的綜合機械化采煤。經過調研發現該工作面采高達到3.2±0.1 m，循環進尺0.8 m，循環產量1 934.23 t；日推進3.2 m，日產量7 736.92 t。

2.2.1 循環工藝

可以使用端部切割三角煤的形式進行斜切進刀。

采煤工序：割煤、裝運煤、移架、推前溜、放頂煤、拖后溜。

進刀方法：采煤機下行，隨著輸送機的彎曲段逐漸切入新的煤壁，下（后）滾筒同時把上（前）滾筒留下的余煤割凈；直到上下（前后）滾筒完全切入煤壁，采煤機完全進入輸送機直線段，順序推移出端頭輸送機；采煤機上下滾筒調換，采煤機上行割三角煤，直到順槽割透煤壁；再次調換上、下滾筒，返程進行正常割煤；工作面下端進刀，采用同樣步驟[1]。采煤工藝流程如圖1所示。

圖1 S5-23工作面采煤工藝流程圖

當局部工作面出現頂板破碎的現象時，片幫達到循環進度需要選用的采煤工序為拖后溜、移架、割煤、裝運煤、推前溜、放頂煤。

2.2.2 回采工藝

2.2.2.1 割煤

所選用的額滾筒機直徑達到2 m，其有效地截割深度可以達到0.8 m，具體割煤過程注意事項如下：

1）在進行割煤的過程中，不能留有低煤，進而能夠保證采高在3.2 m±0.1 m的范圍內，當完成割煤后必須保證煤墻形成一條直線。工作面距兩端頭15架范圍內逐漸調整采高與巷道隨齊。

2）采煤機在工作的過程中必須保證牽引速度的均勻性，不能出現過載的現象。

3）采煤機司機必須時刻注意底板情況，調整工作面采高。

4）當處于仰斜開采的狀態時，司機必須依據底板的實際來調整采高，從而可以有效地防止采高過低導致采煤機不能正常通過，與此同時還需要設置片幫板，從而可以有效地防止煤墻片幫。

5）當處于俯斜開采的狀態時，司機必須依據底板的實際來調整采高，這樣能夠有效地防止因采高過高，出現冒頂事故。

2.2.2.2 裝煤

裝煤過程中借助螺旋葉片將煤裝進去，經過推溜后遺留在底板上的煤，工作人員可以借助鐵鍬將其裝入前溜。

2.2.2.3 移架

割煤后先移架管理頂板，后推溜。

2.2.2.4 推溜

當出現滯后采煤機滾筒20 m的位置時，可以實施推溜。其中推溜必須滿足如下幾個方面的要求：

1）在大遛彎區域大于18 m，不能使用單個千斤頂進行單次頂足，可以選用相鄰的千斤頂進行交互前移。

2）推溜后，必須保證大溜成形成一條直線，相應的工作面50 m拉線誤差大于±50 mm。

3）大溜橫向起伏傾斜度不得超過3°，水平彎曲度不大于±1°。

2.2.2.5 放頂煤

該工作面采用一刀一放，多輪順序不等量的作業方式。初采時切眼垮落前不放頂煤。初采推出切眼，尾梁上落煤壓實后開始放煤，且放煤不宜過多，防止后方空洞，待切眼完全垮落后可逐步調整放煤量,待頂煤全部壓在尾梁上時，方可正常放煤，放煤步距0.8 m。放煤做到架架見矸即止。

3 頂板控制管理

3.1 工作面頂板管理

該工作面采用ZF7000/19.5/38型普通液壓支架202組和ZPG7500/22/36型排頭（尾）架6組（排頭架3組、排尾架3組），一組排頭副架支護頂板。

該工作面直接頂、老頂均為易垮落巖層，預計頂板能在回采后自行垮落。但是在初采期間必須加強支護管理和頂板來壓規律的觀測，收集整理好相關資料；初采前，退掉切眼頂部錨索和剪開頂網，退掉端頭頂部所有錨桿絲，同時退掉端頭區域錨索。初采時，采取“兩個機尾、一個機頭”或“多個機尾，一個（兩個）機頭”的多推機尾的方法使后半部煤頂先垮落。初采10 m頂煤垮落前（過切眼）不放頂煤。過切眼后逐步調整放煤量，待直接頂垮落頂煤全部壓在尾梁上時，方可正常放煤；回采期間要加強現場頂板管理，發現異常要及時向安全、生產、調度等科室匯報。以便采取相應措施，確保安全生產。

3.2 強制放頂措施

3.2.1 初采10 m后，若工作面煤頂未及時垮落采取的措施

1）對煤頂未垮落對應支架進行抖動操作，反復對支架進行落尾梁→升尾梁、落后柱→升后柱等操作，以促使頂煤垮落。

2）采取以上措施不能對頂板進行有效放頂時，對煤頂未垮落對應支架架間隙頂板進行放松動炮作業。（進行爆破作業時編制專項安全技術措施）

3）在煤頂未垮落對應支架架間隙頂梁與掩護梁交叉點處，每架布置一個炮眼，炮眼深度為6 m，打眼角度朝老塘方向與水平夾角60°。

4）打眼采用7655型風鉆，Φ42 mm鉆頭，每個炮眼裝藥量為3卷，最多同時起爆10個炮眼。

3.2.2 初采10 m后，若工作面兩老塘未及時垮落采取的措施

1）退掉排頭（尾）架外幫至巷道外幫段頂部所有錨索及錨桿絲，同時退掉巷道外幫頂部2根錨桿絲，退錨區域為排頭（尾）架前柱至切頂線范圍。

2）在巷道有支護的區域打設切頂眼。（進行切頂眼作業時編制專項安全技術措施）

3）在巷道頂板切頂線處由里向外垂直頂板打設切頂眼，切頂眼間距200 mm，排距200 mm，深度為頂煤厚度。

3.2.3 放頂作業流程

排頭尾支架進行抖動操作，反復對支架進行落尾梁→升尾梁、落后柱→升后柱等操作，以促使頂煤垮落。

4 安全技術措施

4.1 防治水措施

4.1.1 工作面來水的預警管理

在進行回采的過程中，設置的每個班組都必須對工作面來水情況進行檢查，當發現出現來水增加、在工作面與兩巷位置出現掛紅、空氣變冷、頂板淋水等情況時，巡檢工作人員必須向班組進行匯報，最終由值班干部將該情況匯報給調度中心，再由礦調度中心判斷排水情況。假如出現來水過大的現象時，班組人員可以組織工作人員按照相應的水災撤退路線撤離。在進行回采的過程中，工作人員必須注重地質條件的變化情況，當出現斷層以及陷落的煤柱時，必須向調度中心匯報，與此同時需要使用探放水的形式檢測，防止出現突水事故。

4.1.2 地表水的預警管理

S5-23工作面地表存在絳河水體，經《S5-20、S5-23工作面絳河水體下綜放開采可行性論證與技術方案》論證，地表河水不會通過地裂縫對井下工作面充水產生直接影響。但為防止地表水體進入工作面，需加強地面水體河床裂隙觀測及水位觀測，并定期對采空區涌水進行化探對比，如遇地表水體河床裂隙發育嚴重或水位下降明顯，則需引起足夠重視，及時警示隊組人員按照水災避災路線撤離。

4.2 火災和瓦斯爆炸事故防治措施

4.2.1 火災防治措施

加強電氣設備管理，消滅失爆現象；加強錯機頭尾作業管理，從而可以有效地預防出現磨擦火花；工作人員必須加強設備管理，杜絕油脂跑、冒、滴、漏現象；加強油脂存放管理和廢舊棉紗管理；電氣設備和工具房按規定備足滅火器和砂箱，兩巷按照規定配齊消防管。另外，井下不得拆卸礦燈，人員不得穿化纖衣物或將化纖物品帶下井。

4.2.2 瓦斯爆炸事故防治措施

嚴格執行以風定產的生產原則，瓦斯超限嚴禁作業。局部體積大于0.5 m3、瓦斯濃度達到2%時，附近20 m范圍內必須停止作業、切斷電源，由瓦斯員向通風專業值班進行匯報，通風專業值班人員安排瓦斯員監護，由跟班隊干、班組長組織人員用壓風管吹散瓦斯。當工作面風流、電動機或其開關安設地點附近20 m以內，風流中瓦斯濃度達到1.5%或回風流中瓦斯濃度達到1.0%時，必須停止工作、斷電撤人至上風側進風地點，并及時向通風專業值班、礦生產調度指揮中心、安全監察大隊、通風調度、隊值班室匯報。

4.3 工作面片幫以及冒頂事故的預防措施

對支架進行全面的檢修，有效地提高支護效果。不斷提高正規作業循環流程，可以有效地保證頂板作業，帶機頭發生錯刀時，必須對三角區域進行管理。

處理片幫寬、架前冒頂、漏頂安全技術措施：當工作面出現煤墻片幫等時，應該及時進行超前移架，從而可以有效地控制漏頂以及冒頂事故。當發生冒頂時，必須及時閉鎖大溜，從而可以防止壓溜現象。當頂板穩定之后，需要相關工作人員執行敲幫問頂制度，進而能夠保證后方作業的安全性。

5 結語

通過在常村煤礦S5-23綜放工作面開采作業中，綜合應用這些安全技術措施，有效保障了S5-23綜放工作面的安全高效開采，不僅提高了開采效率，而且更好地保障了S5-23綜放工作面的安全開采。