微子鎮煤礦15101 工作面回采分析

蘇 勝

（太原東山五龍煤業有限公司，山西 太原 030000）

0 引言

微子鎮煤礦15101 工作面所采煤層為15#煤層，水平標高+750，隸屬一采區，15101 為首采工作面，切眼長為150 m，可采長度為211 m。15101 工作面位于礦井一采區西部，南側為采區膠帶大巷，北部為原漫流嶺煤業，西側為排水巷，東側為15102 運輸順槽（實體煤）。工作面對應地表位于原漫流嶺煤業主井（廢棄）西南側，地表多為沖溝，走向為東西走向，地勢西高東低。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，地表南側和北側有少量農田。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，煤質為中硬煤層，煤層結構簡單，煤厚平均3.83 m，煤層硬度系數為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 地質構造

根據地質報告和實際兩順槽掘進情況，對該工作面區域地質構造進行分析：根據《15101 回采工作面無線電波透視成果報告》《15101 工作面礦井瞬變電磁法探測報告》及運輸順槽、回風順槽揭露的情況分析，未見巖漿巖侵入。存在2 處坑透異常區和和3 處物探低阻異常區，根據15101 運輸順槽揭露三條正斷層，15101 回風順槽揭露一條正斷層，揭露時頂板稍有破碎并伴有少量淋水，根據《15101 回采工作面坑透異常區專項探放水設計》鉆探驗證情況，為全煤，可排除陷落柱的可能，由于揭露斷層落差較小[1-2]，鉆孔鉆進過程中可能探測不到，推測該異常區為斷層向工作面內延伸的反映，綜上所述推測回采工作面地質構造復雜程度屬簡單類型。

1.2 水文地質

本區屬海河流域漳河水系濁漳河支流。區內無常年性河流和大的地表積水體，主要受大氣降水補給，以動儲量形式存在。根據已掘兩順槽情況，回采工作面15#煤層導水裂隙帶未導通地表，隨著回采導水裂隙帶可能增大，故在回采過程中加強水害探測工作。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，在頂板裂隙發育區域將出現少量頂板淋水現象，預計最大涌水量為10 m3/h，對巷道掘進影響較小。井田奧灰水水位標高在+618.5～+623.5 m 之間，由西南流向北東。回采工作面標高在+705.96～+769.1 m 之間，故不受奧灰水威脅。根據物探報告和鉆探情況以及工作面兩順槽掘進時的揭露地質情況，該工作面斷層不導水，僅在揭露時頂板有少許淋水，加強支護后，經過斷層破碎帶后無淋水。

根據《山西煤炭運銷集團三元微子鎮煤業有限公司水文地質類型劃分報告》，該回采區域不受上覆3#煤層采空積水影響。15#煤層導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，本回采區域未能導通上覆3#煤層采空積水區。但受采掘影響，不排除隨著回采導水裂隙帶增大，導通上覆3#煤層采空積水區，15101 工作面回采前必須對上覆3#煤層采空積水進疏放，待無水害威脅后方可掘進[3]。已掘15101 運輸順槽和回風順槽均鉆探揭露小窯破壞區及采空積水區，目前回風順槽運輸順槽均無出水，水壓為0 MPa，對回采無影響，但仍需加強觀測頂幫觀測，密切關注頂幫裂隙發育情況，回采時根據疏放水情況及確認無水害威脅后方可回采。該回采工作面內無鉆孔，不受鉆孔水影響。

綜合以上因素預計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

微子鎮煤業有限責任公司生產15#煤層，2019 年度瓦斯等級鑒定結果為：礦井絕對瓦斯涌出量為0.44 m3/min，屬低瓦斯礦井。煤塵具有爆炸危險性。煤層自燃傾向Ⅱ級，屬自燃煤層。經地溫測溫試驗，地溫正常無異常。地壓正常、巷道沒有出現底鼓現象，頂壓、側壓均不明顯，無太大影響。防止采空區煤炭自燃。

2 回采期間工作面頂板管理

2.1 工作面正常時期頂板管理

15101 工作面主要采用液壓支架進行頂板支護。在進行支護時，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，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，需要進行架棚支護。

在進行移架時，要滯后上滾筒2～3 架。在礦山壓力顯現劇烈時，應該及時地進行拉架，以免出現液壓支架被壓死的情況。與此同時，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嚴重的頂板破碎或煤壁片幫的情況，則應該及時地打開伸縮梁和護板[4]。移架過程中要及時調整支架形狀，如發生倒架咬架等現象，需在移架過程中及時利用側護板進行調整。

工作面各工序之間平行作業的順序及安全距離。生產作業期間，采煤機司機均站立在液壓支架腳踏板上部作業，嚴禁身體任何部位超出液壓支架架間防護網，操作上滾筒人員作業時站立在上滾筒對應液壓支架前2—3 架處，操作下滾筒人員滯后下滾筒對應液壓支架1—2 架處，液壓支架移架工操作液壓支架移架時站立在被移支架靠機頭側，滯后上滾筒2 架；頂溜工滯后采煤機下滾筒12 架，清煤工滯后頂溜點50 m。

運輸順槽和回風順槽超前均采用ZQL2×4000/22/45 型超前支護支架進行支護，當頂板壓力增大時另行制定安全技術措施。機頭、機尾安全出口高度不低于1.8 m，寬度不小于0.8 m。每班驗收人員必須對機頭、機尾推進度及安全出口進行測量，及時調整以確保安全出口暢通。必須對兩出口煤壁及頂板進行觀察，發現頂板破碎及時加強支護。

2.2 工作面特殊時期頂板管理

根據相鄰工作面已采經驗，該工作面初次和周期來壓不明顯。如若遇工作面來壓時，按以下方法進行頂板管理：根據技術科下達的來壓預報，隊組提前做好來壓預防工作；加強機電設備管理，提高開機率，加快推進速度；提高工作面支架的工作阻力，消滅支架“跑、冒、滴、漏、串”液現象，保證液壓支架的完好狀態及卸載能力。支架千斤頂有損壞時要及時更換，保證液壓支架處于正常工作狀態[5]。超前移架縮小端面距，以利于工作面維護；機道內嚴禁人員進入；嚴格控制采高，保證最有利的開采高度，嚴禁超高開采。保證支架的支護強度和穩定，要求在正常開采時，每天按2 刀煤組織生產，勻速推進；工作面要采直、采平，嚴禁出現臺階開采，防止古塘的煤體突出產生應力集中現象；割煤后及時帶壓擦頂移架且支架要接頂良好，工作面支架要求達到最小控頂距，支架達到規定的初撐力（不低于25 MPa）。

15101 工作面地質構造簡單，煤層總體呈單斜展布，兩巷在掘進和有采必探期間，揭露斷層及陷落柱等地質構造，如在回采中遇見斷層、頂板破碎及應力集中區等特殊地質構造時必須及時編制專項安全技術措施。該工作面埋深相對較淺，應力集中不明顯。工作面在回采期間遇破碎帶時，需采用超前移架、帶壓移架、跟機移架等支護方式維護機道頂板，同時制定專項安全技術措施。據地質資料及時間順槽掘進揭露情況顯示，該工作面實際生產過程中無偽頂。工作面停采時，依據停采支護設計支護工作面頂板，并編寫停采安全技術措施。

2.3 礦壓觀測

礦壓監測的內容主要包括為了了解支護設計的合理性、支護效果和巷道服務期間各個階段的變形特點及變形量大小，給煤礦巷道的支護設計提供依據，需要進行錨桿支護質量檢查與圍巖動態監測工作。檢查與監測工作分日常檢查與專項監測兩部分。

日常檢查的主要內容為工作面支架壓力檢查，超前支架壓力檢查等。專項監測的主要內容為頂板離層動態監測和圍巖變形觀測。頂板離層動態監測是通過頂板離層儀實現的。這有助于對頂板離層情況提供連續的直觀顯示，及早發現頂板失穩的征兆，以避免冒頂事故的發生；監測數據可作為修改、完善錨桿支護初始設計參數的重要依據。

圍巖變形觀測測站間距為50 m，每個測站布置3 個觀測點，如圖1 所示。巷道中，當地質生產條件差異明顯地段的長度大于20 m 時，該段巷道內至少應增設1 個測站。

圖1 15101 工作面兩順槽位移觀測安裝圖

3 結語

結合了微子鎮煤礦15101 工作面的實際地質情況，分析了影響工作面回采的因素，主要有工作面的地質構造、水文情況以及瓦斯情況。經過分析發現，這三種因素對工作面的回采影響較小。針對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。