红会一矿小窑破坏区1607工作面复采技术研究

文/郝永信

（作者系甘肃靖远煤业集团有限责任公司红会一矿矿长）

一、工作面概况

工作面井下位于六采区东南部，六采区一探巷距工作面边界联巷26～74m，工作面南部与1605综放工作面相邻（2008年3月20日回采结束）；工作面北部为未开采区；东部接近井田边界；西部与1601、1602综放工作面相邻。

工作面含煤地层为侏罗系中统（J2），煤岩类型以半暗型为主，次为半亮型，结构简单，赋存较稳定。 煤层走向 104°～185°， 倾向SW～NW，倾角 3°～16°，平均 8°，工作面范围内西部较厚，东部变薄，最大厚度17.16m，最小厚度2.8m，平均厚度10.52m，煤层普氏硬度系数 f=2.5～3.8，容重 1.35t/m3。 老顶为粗砂岩，直接顶泥岩与中砂岩及少量细砂岩互层，伪顶泥岩含植物化石碎片，直接底细砂岩，老底为粉砂岩。

二、小窑破坏情况

红会煤田煤层赋存稳定，厚度大，便于开采。但由于小窑通常采用房柱式采煤方法进行回采，巷道布置纵横交错，杂乱无章，极不规则，其采空区一般呈蜂窝状，且留设大量煤柱，煤炭回收率仅为20%左右，大量资源被遗弃。同时在超层越界破坏性开采时经常与大矿贯通，形成很多漏风通道，导致采空区内聚积大量有害气体，易引起煤炭自燃。另外，因小窑开采后对煤层顶板含水隔离层造成破坏，使含水层水导入采空区，造成老空、老巷大量积水。因此，小窑破坏性开采后在煤层内会形成不规则的水、火、瓦斯等灾害区域，使80%左右的资源人为滞留在破坏区。

根据1607工作面巷道掘进揭露，该工作面西部小窑破坏较为严重，有大量小窑空棚、空巷存在，影响工作面的复采。

三、复采前小窑破坏区的探测及治理

1.小窑破坏区的探测

采用FDG-A防爆多功能高密度电法仪、KDZ1114-3型便携式矿井地质探测仪超前探测巷道掘进前方小煤窑破坏范围及积水等灾害情况，基本界定小窑破坏区域的范围，再适当打钻孔进一步确定其准确位置及积水等灾害情况，提前采取针对性的措施对小窑破坏性开采形成的灾害进行预处理，防止发生透水等灾害事故，确保巷道掘进过程中的安全生产。

针对直流电法仪和便携式矿井地质探测仪探测所圈定的地质异常区分布情况，在巷道掘进过程中有针对性地在巷道两侧布置钻场或在掘进迎头施工钻孔进行探测，对地质异常区的距离和范围进行验证和界定，提前疏放小窑采空区的积水，保证掘进过程中的安全。

在长钻探测正常区域内，每掘进3.2m采用节式钻杆探测一次；在长钻探测异常区域，施工窝头距离异常区域5～10m范围内，巷道每掘进1.6m探测一次；施工窝头距异常区域5m范围以内，巷道每掘进0.8m探测一次。每班施工前，必须在巷道正前、两帮、巷顶、巷底布置5.0m深的短钻孔进行探测，若短钻孔施工不符合规定，必须停止工作面正前掘进。

2.小窑破坏区的治理

通过对小窑破坏区域特征的研究分析，在工作面掘进过程中，充分利用钻孔资料，对采集的有害气体、温度等数据进行综合分析，确定巷道正前和外围小窑空棚、空巷的分布状况，有针对性地采取掘前预灌和随掘随灌的防灭火技术。

在回采期间主要利用束管监测系统进行火灾预测预报和对采空区进行随采随灌、注氮等综合防灭火技术。为防止工作面前方小窑破坏区二次发火，坚持多点不间断循环灌浆，进一步充填工作面前方小窑破坏区。通过实施以上防灭火技术，实现工作面安全掘进和回采。

四、小窑破坏区复采

1.巷道布置及支护方式

1607综放工作面运输巷、回风巷、开切眼等回采巷道采用U型方式布置，沿煤层底板掘进，工作面走向与煤层走向基本一致，相邻工作面留设7m的隔离煤柱。煤层完整区域巷道帮部采用ф20×1800—700mm的树脂锚固剂螺纹钢锚杆，铺设12#铅丝菱形网支护。在小煤矿破坏区域巷道帮顶破碎无法打注锚杆时采用架梯形木棚支护；帮顶坚硬完好能打注锚杆时采用锚网架梯形木棚联合支护，棚距 0.4～0.8m。

工作面机道断面形状为三心拱形，回风巷、中间巷、爆破巷断面形状为半圆拱形，切眼断面形状为圆角矩形。机道净断面12.71m2。回风巷净断面10.23m2，中间巷掘进断面9.0m2，爆破巷净断面6.16m2。切眼净断面20.30m2。

2.小煤矿破坏区域巷道断面形状及断面尺寸

小煤矿破坏区巷道均选用梯形断面，其中机道净断面11.60m2，回风巷、中间巷净断面8.99m2，爆破巷净断面7.8m2。

3.主要配套设备

电牵引采煤机MG300/700-QWD型1台，前刮板输送机SGZ764/500型1台，后刮板输送机SGZ830/800型1台，转载机SZZ830/250型1台，破碎机PLM-1500型1台，端头支架ZZFT7200/20/30型 1架，过渡支架ZZFG5200/19/32型6架，基本架ZZF5200/19/32型106架。

4.回采工艺

采煤机中部斜切进刀，单向下行割煤,上行装底煤，往返一次进一刀，截深0.6m。在小窑破坏区时采用后滚筒割顶煤，前滚筒割底煤，这样有利于及时移架护顶、护帮。

工艺流程：接班检修→上中段斜切进刀割三角煤→上端头作业→下行割煤追机移架→下端头作业→上行扫底装煤→移前部输送机→76#～113#支架移到位后开始第一段放煤，38#～75#支架移到位后第二段放煤，1#～37#支架移到位后开始第三段放煤→按分段依次放煤，直到见矸→拉移后部输送机→进入下一个循环→文明生产→验收交班。

工作面采用“一采一放”的回采工艺，一班两个循环，循环进度为0.6m。两班生产、一班检修组织作业。

五、结论

小窑破坏区域的煤层及其顶板完整性遭到破坏后，往往存在水、火、瓦斯等多种自然灾害，通过探测治理，强化顶板管理，在小窑破坏区域复采遗留的煤炭资源在技术上是完全可行的。在小窑破坏区回收煤炭资源不仅可以延长矿井服务年限，同时可以取得较好的社会经济效益。通过计算，小窑破坏区域复采的煤炭资源回收率可以达到75%～80%。

在小窑破坏区域采取电法勘探、地质探测仪探测、钻探等综合物探技术，通过对探测资料经过科学分析研究后，确定小窑破坏范围和破坏程度，合理布置综放工作面，形成合理完善的综放开采生产系统，最大限度地回收煤炭资源，为同类条件下综放工作面设计布置提供了借鉴。