馬脊梁礦小窯殘采區(qū)資源復(fù)釆技術(shù)研究

翟艷君

（大同煤礦集團(tuán)有限責(zé)任公司馬脊梁礦，山西 大同 034400）

馬脊梁礦侏羅系井田西部歷史上的小窯密布，均采用落后的巷柱式采煤法，回采率極低，在開采過程中造成了大量資源浪費(fèi)，使馬脊梁礦侏羅系井田服務(wù)年限急劇縮短，安全生產(chǎn)受到很大的威脅。研究馬脊梁礦小窯殘采區(qū)資源復(fù)采顯得越來越重要。為此馬脊梁礦在侏羅系14-2#煤層408盤區(qū)8804工作面進(jìn)行了小窯破壞區(qū)試采工作。

1 工作面概況

8804工作面煤層厚度較穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，煤層厚度2.70～3.30m，平均3.10m，工作面地層傾向SE，地層走向?yàn)?8°，大體形態(tài)呈一寬緩的向背斜相間構(gòu)造，傾角1°～6°，平均3°，屬近水平煤層。與上覆11#層層間距為29～37m，平均為32m。工作面直接頂為粉細(xì)砂巖，灰色粉細(xì)砂巖互層，含有少量暗色礦物及植物化石，普氏硬度為5.0。

該工作面地質(zhì)情況復(fù)雜，2804巷從皮帶巷往里491m處見寬20m、深度0.7～1.7m一沖刷帶。兩巷共揭露24條斷層，其中F4、F5、F9、 F14、 F17斷層落差均在1.5m左右，對(duì)工作面回采影響較大。工作面一切眼至二切眼220m、二切眼向北約215m范圍內(nèi)小煤窯破壞程度相當(dāng)嚴(yán)重，小窯空巷密布，對(duì)工作面回采影響很大。

2 工作面布置設(shè)計(jì)

在小窯破壞不規(guī)則區(qū)域如何合理布置工作面，形成完善的生產(chǎn)系統(tǒng)，做到資源的最大限度回收，是小窯破壞區(qū)復(fù)采能否成功的關(guān)鍵。

2.1 工作面巷道布置

在對(duì)小窯空巷進(jìn)行調(diào)查分析后，根據(jù)小窯破壞區(qū)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)8804工作面主要的回采巷道兩條，采用“一進(jìn)一回”布置方式。利用小窯其中一條主系統(tǒng)巷作為皮帶順槽，即2804巷于483.5m，5804巷于537.5m處巷道方位角由148°調(diào)整為173°，順槽轉(zhuǎn)角25°。為了保證回采過程中出煤連續(xù)性，保留及修理2條小窯空巷，用于安裝刮板機(jī)和兩部皮帶機(jī)，共利用原小煤窯巷道長(zhǎng)度314m。頭順槽修復(fù)小窯巷至702m處時(shí)遇小窯空巷，施工切眼完成工作面的布置。面內(nèi)小窯巷道2800m，其中與推進(jìn)方向近似的巷道10條，與切巷方向近似的巷道18條。

2.2 采煤工藝

工作面采用走向長(zhǎng)壁式一次采全高后退式綜合機(jī)械化開采方法，雙滾筒采煤機(jī)割煤、裝煤，可彎曲刮板輸送機(jī)運(yùn)煤，支撐掩護(hù)式液壓支架維護(hù)工作面頂板，采用全部垮落法處理采空區(qū)頂板。

3 小窯破壞區(qū)災(zāi)害治理措施

3.1 頂板治理措施

3.1.1 小窯空巷支護(hù)方案

小窯破壞區(qū)使原始煤層應(yīng)力狀態(tài)重新分布，頂板圍巖狀況發(fā)生改變，頂板會(huì)產(chǎn)生無規(guī)律的較大動(dòng)載和側(cè)載。為防止基本頂形成“跨巷長(zhǎng)關(guān)鍵塊”，導(dǎo)致工作面來壓強(qiáng)度增加，開采前需要對(duì)小窯空巷提前進(jìn)行支護(hù)，支護(hù)方案為：

（1）小窯空巷規(guī)格為高×寬=2.5m×4.2m，需支護(hù)長(zhǎng)度為1089m，采取“錨桿+錨索+金屬網(wǎng)”聯(lián)合支護(hù)，頂板錨桿使用Φ×L=18×2000mm左旋無縱筋螺紋鋼錨桿，配套碟形墊、球形帽、塑料摩擦墊、鑄鋼托板和螺母，間距×排距=1000×1000mm，鋼絞線規(guī)格為Φ×L=17.8×6000mm，間距×排距=3000×1600mm。共補(bǔ)打錨栓5466套，錨索726套。

（2）小窯聯(lián)絡(luò)巷規(guī)格為高×寬=2.5m×4.0m，需支護(hù)長(zhǎng)度為1596m，采取“錨桿+錨索+金屬網(wǎng)”聯(lián)合支護(hù)，頂板錨桿使用Φ×L=18×2000mm左旋無縱筋螺紋鋼錨桿，配套碟形墊、球形帽、塑料摩擦墊、鑄鋼托板和螺母，間距×排距=1000×900mm，鋼絞線規(guī)格為Φ×L=17.8×6000mm，間距×排距=3000×1600mm。共補(bǔ)打錨栓9150套，錨索317套。

（3）小窯塌頂段規(guī)格為高×寬=2.5m×4.0m，需支護(hù)長(zhǎng)度為115m，先采取“錨栓+錨索+金屬網(wǎng)”聯(lián)合支護(hù)頂板，再用“錨索吊掛11#工字鋼梁、方木剎頂”做假頂。頂板錨桿使用Φ×L=18×2000mm左旋無縱筋螺紋鋼錨桿，配套碟形墊、球形帽、塑料摩擦墊、鑄鋼托板和螺母，間距×排距=1000×900mm，鋼絞線 規(guī) 格 為：Φ×L=17.8×6000mm，間 距×排距=3000×1600mm。木垛外形尺寸為長(zhǎng)×寬=1.5m×1.5m，使用1500×200×200mm的方木。

3.1.2 工作面過小窯空巷時(shí)安全措施

（1）回采時(shí)小窯巷道超前支護(hù)為單體柱、π型鋼梁棚式支護(hù)加每3m支設(shè)一個(gè)木垛，柱距1m，排距1.3m，超前支護(hù)長(zhǎng)度20m；平行切巷的巷道超前30m提前支護(hù)，支護(hù)方式同上。

（2）工作面回采期間空巷地段超前移架，及時(shí)縮小端面距。

（3）在工作面與交叉空巷范圍內(nèi)增加走向抬棚、傾向抬棚聯(lián)合支護(hù)超前控制頂板。

（4）加強(qiáng)檢修，保證工作面設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)，與小窯巷道割通后不停機(jī)連續(xù)推進(jìn)，減少空巷頂板暴露時(shí)間。

（5）回采至距平行工作面空巷5～15m時(shí)調(diào)斜開采，使工作面逐漸割通空巷，減少工作面每次割通空巷的長(zhǎng)度。

（6）提前核實(shí)空巷與工作面頂?shù)装甯卟?，若超過0.5m以上則提前10m調(diào)整生產(chǎn)工藝，確保割通空巷期間頂?shù)装迤骄忂^渡。

3.2 水害防治措施

該工作面地表有萬家咀煤礦，其井筒已向下延伸，破壞了馬脊梁礦408盤區(qū)。為防止掘進(jìn)期間發(fā)生透水事故，采取井下超前物探與鉆探相結(jié)合的方法探測(cè)老窯水。探水與掘進(jìn)相互配合，不斷重復(fù)輪替交叉前進(jìn)，即探水—掘進(jìn)—探水。2804巷掘進(jìn)期間與小窯空巷探通，放水量3萬余方。

該工作面上覆為馬脊梁礦11#層8804工作面，11#層8804工作面回采前根據(jù)2014年地表物探結(jié)果施工地表驗(yàn)證鉆孔1個(gè)，放水量2萬余方，但不排除上覆采空區(qū)低洼處有積水。因此，在2015年7月12日至2016月2日28日對(duì)14-2#層8804工作面上覆采空區(qū)進(jìn)行了探放水，共施工了7個(gè)探放水孔，放出17650m3水量，可以保證在回采期間安全生產(chǎn)。因此，解除了8804工作面在回采期間上覆采空區(qū)積水對(duì)該工作面的影響。

3.3 通風(fēng)安全措施

馬脊梁礦侏羅系14-2#煤層瓦斯含量低，但根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，在盲巷、小窯采空區(qū)仍存在局部瓦斯超限的可能性。掘進(jìn)期間采用均壓技術(shù)來預(yù)防小窯有害氣體的泄出，工作面在回采前建立均壓系統(tǒng)，開采期間為防止上覆采空區(qū)氣體下泄，作好工作面的安全監(jiān)測(cè)和檢查工作，每班配備2名瓦斯檢查員現(xiàn)場(chǎng)檢查。開采前對(duì)每一條空巷兩端進(jìn)行了密閉，需超前支護(hù)時(shí)逐條打開密閉，排除有害氣體后做2道調(diào)節(jié)風(fēng)門控風(fēng)，保證通風(fēng)系統(tǒng)合理、風(fēng)量可控。

4 結(jié)語

（1）在小窯破壞不規(guī)則區(qū)域合理布置工作面，形成完善的生產(chǎn)系統(tǒng)，重新支護(hù)小煤窯巷道2800m。通過對(duì)小窯破壞區(qū)進(jìn)行頂板治理、水害防治、通風(fēng)管理等綜合舉措，成功對(duì)小窯破壞區(qū)進(jìn)行資源復(fù)采，安全回收煤炭36.5萬t，為馬脊梁礦在侏羅系煤層回收小窯破壞資源積累了經(jīng)驗(yàn)。

（2）侏羅系14-2#層408盤區(qū)8804工作面作為馬脊梁礦第一個(gè)在小窯破壞區(qū)域內(nèi)開采的工作面，這一技術(shù)的成功應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)工作面36.5萬t的呆滯煤量進(jìn)行回采，使資源破壞、貧化嚴(yán)重的侏羅系西部井田二次煥發(fā)了勃勃生機(jī)，延長(zhǎng)了侏羅系的服務(wù)年限，緩解了全礦生產(chǎn)銜接緊張的問題，維護(hù)了礦井的穩(wěn)定可持續(xù)發(fā)展，綜合社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益顯著。