群力煤矿首采面优化设计

徐诚军

（安源煤业集团股份有限公司，江西 南昌330002）

首采面的确定，对矿井采掘部署、瓦斯治理、防治煤与瓦斯突出、尽快达产具有重要意义。从矿井煤层实际赋存情况、煤层突出危险性情况、瓦斯治理难易程度、煤层安全技术条件等方面对矿井首采面进行确定。合理的采掘部署是指矿井在生产过程中抽掘采能够达到在时间上和空间上的均衡衔接。长期以来，采掘部署不合理是困扰着矿井安全高效开采的关键问题之一[1]。为了使群力煤矿顺利达产，针对目前设计存在的问题，通过分析和论证，对其首采面进行了优化调整。

1 矿井开采情况

群力煤矿隶属安源煤业集团股份有限公司江贵煤业集团公司，属技改煤矿，设计生产能力为0.6 Mt/a。矿区面积2.74 km2，东北—西南宽约1 km，西北～东南长约2.5 km，呈四边形。采用斜井～平硐开拓，分别为主斜井、副平硐、南回风斜井。矿井划分2个水平，水平标高分别为+1560 m、+1380 m，以5号勘探线为界划分为南北两翼，划分为5个采区，首采区为一采区，一采区已形成走向长度为281 m的1C301回采工作面，设计首采面为1C301，C3煤层区段标高+1556～+1492 m。

矿井可采煤层10层，可采煤层平均总厚14.15 m，为C3、C5、C6、C10、C16、C21、C27、C30、C31、C32，煤层平均厚度分别为1.36、3.57、2.15、1.23、1.36、0.86、1.08、0.84、1.06、1.03 m，煤层间距分别为32.54 m、7.19 m、67.88 m、52.42 m、42.78 m、36.97 m、16.82 m、7.38 m、2.35 m。煤层倾角平均30°，主采煤层为上部煤层C5、C6煤层，属煤与瓦斯突出矿井。

2 工作面优化设计分析

若将原设计的1C302工作面做为首采工作面，不但投资经济效益差，而且难以按期达产。现1C501回风巷标高以上的C5煤层已基本采空，且上覆C3煤层靠近下山侧剩余走向长281 m（281 m作为措施面在该矿形成安全生产系统时进行回采），沿C5煤层采空区边界掘进1C501回风巷，根据现场实际情况巷道在瓦斯卸压范围内，进行C501工作面布置完全可行。

2.1 从保护层选择分析

考虑下保护层开采各煤层的层间距能否满足上行式开采需要，C5煤层平均采高3.57 m，经计算[1]，开采C5煤层C3煤层不被破坏的最小层间距为29.24～32.61 m，其最大平均距离大于C5与C3煤层平均层间距32.54 m，不满足上行式开采的条件，如果采用上行式开采C3煤层被破坏可能性较大。

如果矿井考虑布置下保护层，C10煤层与C3煤层间距为106.71 m，不能作为有效的保护层，C5煤层在C10煤层保护范围内，但C5与C3煤层平均层间距不满足开采下保护层条件，同时《保护层开采技术规范》（AQ1050-2008）要求优先选择上保护层。

从煤层间距分析，矿井上部煤层中C3、C5、C6、煤层仅C3具备开采不破坏其它煤层条件，即上煤层只能从上往下采，中下煤层大部分（C32除外）均具备开采不破坏其它煤层条件，但以中下部煤层中任一煤层为保护层，均不能起到保护主采煤层的作用，因此上煤组只能从C3煤层开始采，开采C3煤层后，依次开采保护下伏的的C5、C6煤层的保护层，开采C10、C16煤层时，考虑以C16煤层为C10煤层保护层，其下的C21、C27、C30、C31、C32可依次顺序开采。

2.2 从区域防突措施选择分析

矿井一采区为首采区，采区南翼C3煤层区段标高+1556～+1492 m，现已形成走向长度仅为281 m的回采工作面（即1C301工作面），且回采工作面巷道断面小，仅有5.1 m2断面，不满足机械化开采的要求，此工作面巷道维修满足炮采工艺要求后作为保护层采用煤炮采工艺进行回采，矿井后续工作面按综采设计，1C301工作面保护范围可以延伸到+1492 m以下24 m垂深，对C5煤层1C502运输巷掘进形成保护，另外C3煤层已形成的采空区对1C502回风巷形成保护，故1C502回风巷不布置底板瓦斯抽采巷，只需在C3号煤层底板法线距离15 m处布置瓦斯抽采巷，对首采C5煤层工作面运输巷和切眼的瓦斯进行顶板穿层钻孔预抽。1C301工作面回采后，后续就可以布置1C501工作面。

2.3 从井巷工程量分析

原首采面一采区北翼1C302回采工作面必须施工采取预抽煤层瓦斯的区域和局部防突措施，底板抽采巷的掘进穿层钻孔施工、预抽时间长，延长矿井投产时间。本设计井巷工程量8445 m，原设计井巷工程量10435 m，减少井巷工程量1990 m，主要差异在采区，现就优化前后采区井巷工程量进行比较。

表1 优化前后采区井巷工程量比较（单位/m）

从表中可看出工程量的减少主要在+1380 m运输石门、+1380 m回风石门、+1380 m轨道石门三条石门和+1560 m瓦斯抽采巷(一)。

故选择卸压后的1C501回采工作面为首采面更利于矿井减少工程量和投产。

2.4 从工作面推进度分析

工作面生产能力计算结果[2]，见表2。

表2 采煤工作面及矿井生产能力

经计算，矿井在首采区布置一个综采工作面，要满足0.6 Mt/a的生产能力，1C302年推进度达到1745 m，实际工作面走向长度仅675 m，要达产一年至少要搬迁三次，而采用1C501后，仅一个工作面当年就能达产。

3 结语

1）群力煤矿原有系统已形成1C301采面，开采后被保护范围后续C5、C6工作面按煤层顺序开采。本变更首采面为一采区南翼1C501回采工作面，在开采1C501采面之前，先对已形成的1C301采面（经区域预测为无突出危险）开采完，使1C501采面基本处于被保护范围内，有利于1C501采面瓦斯治理。

2）原设计首采面一采区北翼1C302回采工作面必须采取预抽煤层瓦斯的区域和局部防突措施，底板抽采巷的掘进穿层钻孔施工、预抽时间长，延长矿井投产时间，故选择卸压后的1C501回采工作面为首采面更利于矿井尽快投产。

3）一采区1C302回采工作面作为1C501采面接替面，有充足的时间进行底板抽采巷穿层钻孔条带预抽，运输巷、回风巷、工作面的本煤层预抽等瓦斯治理的区域和局部防突措施实施，有利于矿井安全生产。

4）C3、C5煤层厚度分别为1.36 m、3.57 m；变更后首采面为1C502工作面，可减少井巷工程量，缩短工期，减少初期投资，矿井投产即可达产，投产当年即可获经济效益。