牛欄山煤礦極薄煤層開采的頂板管理辦法

■俞 智 ■福建煤電股份有限公司永定分公司生技辦，福建 龍巖 364000

牛欄山煤礦目前主要可采煤層為 3#、7#、10#、15#、22#、23#、28#煤層，煤層厚度在0.38－0.80m，煤層傾角為，局部屬于急傾斜煤層開采。長期以來，礦井主要采用了以順槽斜坡短壁推采為主的采煤方法，因此，在順槽斜坡短壁推采采煤方法中，就如何做好極薄煤層工作面采空區(qū)頂板管理，保證回采過程中安全生產(chǎn)，成了礦井工程技術(shù)人員研究的課題。

1 回采巷道布置

煤層的準(zhǔn)備巷道施工到礦井邊界或煤層壓薄帶后，在迎頭退出15－25m出來布置回采小眼，坡度均控制在22°左右。當(dāng)煤層走向不長時，回采小眼采用“Z”字型布置，偽傾施工到上部采空區(qū);其它的回采小眼一般直接往石門方向偽傾施工到上風(fēng)巷或上部采空區(qū)或隔水煤柱，再根據(jù)傾向上一次的采高來布置分斜坡眼開口的間距，逐條從上往下布置施工回采。

2 開采存在的不安全因素

開采過程中，急薄煤層從開采技術(shù)、安全方面都具有獨自的特點，主要表現(xiàn)在以下幾點:

2.1 采空區(qū)竄矸

頂、底板作用力主要表現(xiàn)為對煤層側(cè)壓，垂直作用力分布相對較小，在頂?shù)装骞芾砩?，上一道分斜坡回采后，冒落的矸石覆蓋在下一道煤層上，回采下一道時，矸石容易竄入工作面，不但影響了煤的含矸率，而且容易造成傷人。

2.2 頂煤突出和掛頂煤

頂煤突出即指的是放頂后出現(xiàn)不規(guī)則的突出表面;掛頂煤指爆破后無法按要求預(yù)計的爆破高度進(jìn)行爆破的。在炮眼布置深度控制不好時，裝藥爆破不合理時，容易出現(xiàn)煤柱表面不規(guī)則及掛頂煤出現(xiàn)，在工作面煤出完后，突出的頂煤會隨采動再次垮落，而掛頂煤沒辦法進(jìn)行二次爆破回采，工人在存在僥幸心理時，偷偷進(jìn)入采空區(qū)扒煤或作業(yè)，不利于安全管理。

2.3 其它不安因素

(1)影響操作安全。煤采完后，采空區(qū)采用自然垮落法，人員禁止進(jìn)入采空區(qū)進(jìn)行出煤，迎頭采取設(shè)置防護(hù)柱后，人員出煤站在防護(hù)柱外小眼迎頭內(nèi)，與采空區(qū)間距只有1－3m，特別在急傾斜薄煤層開采中受煤層厚度影響，操作空間更小，有限的空間容易影響人的安全操作。

(2)塊煤易沖入工作面。煤層開采均采用了單排眼或雙排眼進(jìn)行布置炮眼，通過一次性放全高進(jìn)行采煤，采下的煤靠自重下滑，雖簡化了工作面的裝運工作，但在出煤過程中，特別在處理塊煤時，會存在塊煤沖出，在防護(hù)柱設(shè)不到位時，容易砸人和沖倒支架、影響安全。

3 問題的提出及管理對策

根據(jù)炮采不安全因素，工作面主要解決的是:留設(shè)煤柱時減少頂煤的突出及掛頂煤的出現(xiàn);無煤柱留設(shè)時采空區(qū)矸石的隔離工作及作業(yè)過程中的自身防護(hù)工作。針對留設(shè)煤柱時減少頂煤的突出及掛頂煤出現(xiàn)，采取對留設(shè)的煤柱進(jìn)行光面爆破;針對無留設(shè)煤柱采空區(qū)防竄矸時，采用制設(shè)堅固的人工假頂達(dá)到防竄矸工作及作業(yè)過程架設(shè)竄矸(塊煤)的防護(hù)柱。

3.1 煤柱光面爆破做法

對爆破主體煤層，根據(jù)煤層采高分幾個層面進(jìn)行布眼，使孔底落在同一個平面上;裝藥時，采用不同段雷管控制時間差分次爆破，利用第一次爆破后形成的新自由面來控制需留設(shè)煤柱爆破效果，主要是改變炸藥爆炸的最小抵抗線，使煤第二次爆破煤層沿下方拋落，形成表面光滑，減少了頂煤突出，按預(yù)計的高度進(jìn)行爆破，防止掛頂煤出現(xiàn)。

3.2 架設(shè)防護(hù)柱要點

在緩傾煤層開采中采用斜坡短壁推采或正規(guī)長壁推采，人員作業(yè)時位于煤壁的后方，控頂距一般在3到4m，操作空間大，利于人員躲避煤壁片邦、采面出煤中塊煤垮滾落傷人及退路暢通等;而在開采急傾斜煤層中，采用斜坡中深孔采煤，作業(yè)過程中，人員操作只能位于煤壁下方，由于采空區(qū)采用了全部垮落法，無法進(jìn)行控頂管理，人員活動的前后空間只能是迎頭2到3m的小眼長度，而左右空間受到煤層厚度、小眼寬度影響，人員容易受到煤壁片邦、特別是出煤過程中塊煤滾落沖入小眼，砸傷人員，堵塞退路等。

(1)全煤架棚的小眼斷面的高度一般為1.8m，寬度為2.0m到2.2m，架柱小眼斷面寬以煤厚為準(zhǔn)，高度為小眼的采高。

(2)搭設(shè)防護(hù)柱材料應(yīng)根據(jù)小眼斷面選擇四到六根，長度為2.0m的坑木直徑不小于14cm的直圓木。

(3)設(shè)置防護(hù)柱時，先把迎頭設(shè)置地點的支架(柱)采用橫撐、馬鉤釘?shù)燃庸毯?，防止出煤或放炮時，直接把防護(hù)柱沖倒。

(4)架設(shè)防護(hù)柱采用高于小眼底0.5m處橫放二到三根柱子，出煤側(cè)并排豎放2根柱子，高度、寬度視小眼斷面而定，扒煤口的斷面為小眼斷面三分之一。

4 應(yīng)注意事項

4.1 煤柱光面爆破

(1)根據(jù)回采高度，必須計算出兩條分斜坡眼開口的位置，在施工時，坡度必須取相同的值;(2)每層炮眼深度必須一致，孔底必須落在同一面上，使留設(shè)的煤柱厚度均勻、準(zhǔn)確;(3)控制好裝藥量，采取使用雷管不同段號且爆破時間微差較大的雷管，原則上段數(shù)差越大越好。

4.2 制設(shè)人工假頂

(1)制設(shè)人工假頂時，應(yīng)根據(jù)不同的采煤工作面實際開采技術(shù)條件選擇合理的技術(shù)參數(shù);(2)一般只適用于煤厚在2.0m以下、頂板中等穩(wěn)定的急傾斜煤層。當(dāng)煤厚超過2.0m以上時底架設(shè)梁柱易出現(xiàn)拆柱，效果不太理想，此外煤層頂極為破碎、隨爆隨落時也不適用;(3)為加強底梁柱的支撐強度，減少底梁柱的斷柱及掉柱或上采空冒落后直接沖擊底梁現(xiàn)象，在架設(shè)底梁上約0.5m位置同時架設(shè)密柱或叢柱。同時，加強三角帶的支護(hù)管理。

4.3 架設(shè)防護(hù)柱

(1)工作面在放炮前，必須先把防護(hù)柱架設(shè)好，根據(jù)爆落高度、小眼施工的傾角可以在迎頭段增設(shè)二到三道防護(hù)柱;(2)防護(hù)柱必須要用鐵線綁緊，防止被沖倒，增設(shè)防護(hù)柱后，人員出煤必須站在防護(hù)柱的一側(cè);(3)出煤時，作業(yè)人員必須經(jīng)常檢查防護(hù)柱的牢固程度，并使用長柄三角扒作業(yè)，人員嚴(yán)禁進(jìn)入防護(hù)以內(nèi)的采空區(qū)作業(yè)。

5 結(jié)語

通過礦井在傾(急傾)斜煤層開采過程中的不斷試驗與應(yīng)用，采用煤柱留設(shè)時光面爆破后，可以對減少爆破后對煤柱破壞、頂煤突出和掛頂煤的出現(xiàn)，解決了出煤過程中塊煤垮落和工人進(jìn)入采空區(qū)扒煤的現(xiàn)象;在采用竹籬笆隔離采空區(qū)進(jìn)行防竄矸時，不僅有利提高煤層的回收率，減少煤層的含矸率;出煤過程中，迎頭堅持使用防護(hù)柱，有利于防止矸石或塊煤沖出傷人、堵塞小眼造成關(guān)人等事故，在安全生產(chǎn)方面起得了很大成效。

［1］徐永圻.煤礦開采學(xué).中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2008.