西曲矿孤岛工作面安全高效回采措施

2021-01-11李旭勤

山东煤炭科技 2021年11期

李旭勤

（西山煤电（集团）有限责任公司西曲矿，山西古交 030200）

当准备回采的工作面周围均为采空区或者工作面顺槽两侧均为采空区的工作面，叫作孤岛工作面[1-3]。西曲矿12315 工作面井下位于南三盘区，南部为12316 采空区，东部为22101 采空区，北部为12306 采空区，西部为12304、12305 采空区。12315 工作面属于孤岛工作面，回采期间，该工作面受相邻工作面保护煤柱集中应力及采动压力的影响，顶板难以管控，两帮滚帮严重，不利于工作面的安全高效回采。因此，在12315 工作面有必要采取安全高效回采措施。

1 工作面概况

12315 综采工作面井上位于原南坪村，地表以山地地形为主，无河流经过，沟谷低洼处常年无流水，盖山厚度约160～238 m，平均厚度约199 m。工作面井下位于南三盘区，南部为12316 采空区，东部为22101 采空区，北部为12306 采空区，西部为12304、12305 采空区。各工作面及大巷均留设保护煤柱。

2#煤层厚度稳定，煤厚为3.98～4.75 m，平均厚4.43 m，煤层结构3.10（0.20）1.10 m，煤层整体倾向西南，倾角2°～7°，一般为4°。2#煤层结构复杂，中下部普遍含有一层泥岩夹石，夹石厚度变化不大。2#煤直接顶板为1.20～3.30 m 的砂质泥岩，老顶为2.35 m 的中粒砂岩，底板为8.56 m 的泥岩。该工作面于2020 年4 月2 日初采，至2020 年8 月15 日回采结束。

2 安全高效回采措施

2.1 初采初放技术措施

（1）工作面初采初放期间，工程技术人员严格要求队组加强顶帮管理，初采前切眼内对顶板施工切顶卸压。（2）初采期间，采高控制在3.2 m，严禁超高开采。（3）两巷超前、端头、切顶支护必须迎山有力，间排距严格执行初采初放安全技术措施。（4）端面距大于340 mm 时，支架要及时超前拉架，以减少空顶面积，在初采期间杜绝出现支架不接顶现象。（5）工作面两端头推进10 m 后，保证支架接顶严密，端头维护及超前维护单体要支撑有力。初次来压顶板冒落前打戗棚，戗棚保证一梁三柱，戗棚材料使用Φ200 mm 红松圆木配合单体液压支柱。单体液压支柱与底板夹角为70°～80°，确保初次来压时工作面的安全。

以往2#煤工作面初次来压步距为20～25 m，经过综采一队不懈努力，12315 工作面累计推进18 m时，老顶全部垮落，缩短了初次来压步距，避免了顶板大面积垮落带来的一系列安全隐患[4-5]，为工作面的后期回采奠定了基础。

2.2 端头及超前支护技术

（1）工作面回采期间，因两巷受遗留煤柱集中应力影响，特别是在端头及超前20 m 范围内，采取打设π 型梁+单体液压支柱的措施，一般情况是采用一梁五柱的支护方式。回采期间，根据现场来压情况，增加单体，派专人现场跟踪监督，要打好两巷超前支护及端头支护，确保工作面安全高效回采。

（2）两端头密集处必要时加打戗棚（戗柱），戗棚材料使用Φ200 mm 红松圆木配合单体，单体与底板夹角为70°～80°，确保初次来压时工作面的安全。

（3）两端头的切顶必须打在切顶线上，单体初撑力不得小于90 kN。严禁提前回切顶支护。

（4）端头维护人员在进行切顶维护期间，必须有专人时刻观察顶板情况，确认有畅通可靠的撤退路线，顶板来压有异常响动时要及时撤出或躲入支架中。

（5）综采工作面两端头、超前维护所使用的单体液压支柱，必须对初撑力进行监测，即柱径为80 mm 的单体实测值不低于60 kN，柱径为100 mm的单体实测值不低于90 kN。

2.3 工作面支护技术

（1）支架要超前拉架、带压移架，以减少空顶面积，及时打出防片帮板。

（2）工作面来压期间，要提高推进度；遇顶板破碎时采用提前挂网维护顶板的措施，杜绝了顶板冒顶事故的出现；遇煤壁酥松或滚帮严重时，采取注浆加固煤壁的措施，确保工作面安全高效回采。

（3）回采期间，严禁超高开采。

（4）工作面支架不能出现倒架、射架现象，发现该现象要立即处理。

（5）回采过程中，每班验收员负责检查泵站压力和支架初撑力，须保证泵站压力高于30 MPa，支架初撑力高于24 MPa。

2.4 加强矿压观测

（1）及时对顶板在线监测系统采集的数据进行分析，根据综采支架工作阻力监测报表分析的结论及时对相应的支架采取措施。

（2）回采工作面正副巷100 m 内，顶板离层仪与锚杆（索）测力计由回采队组专门技术人员每班观测一次，100 m 以外的，每天观测一次，如果发现顶板来压出现离层，应每天观测一次。

（3）对巷道表面位移进行监测，监测内容包括顶底板相对移近量、顶板下沉量、底鼓量、两帮移近量和巷帮位移量。综合测站间距不大于50 m，过断层、破碎带、顶板来压等巷道围岩地质条件发生变化时，根据现场情况，应适当缩小间距，并加强支护。

2.5 加强安全管理

工作面回采期间，加强安全管理，生产过程中各环节要及时采取措施，设备检修、保养要得力，避免生产组织走弯路；进一步加大职工的安全技术培训力度，特别是电工和采机工等关键工种的培训；双重预防工作机制贯彻落实要彻底，坚持做到“防风险，除隐患，遏事故”，确保安全生产平稳有序的发展。

3 效果分析

经过分析处理12315 工作面回采期间四个多月以来的矿压监测数据可知，表面位移量相对较小，均在合理范围内，具体情况如下：顶底板相对移近量最大为195 mm，最小为24 mm，平均为112 mm；顶板下沉量最大为85 mm，最小为15 mm，平均为53 mm；底鼓量最大为110 mm，最小为22 mm，平均为74 mm；两帮移近量最大为273 mm，最小为57 mm，平均为168 mm。经分析顶板离层仪和锚杆锚索应力数值，顶板无明显离层情况，锚杆锚索无明显应力变化。经分析综采工作面支架及超前支护工作阻力监测报表可知，支架初撑力前柱压力为25～32 MPa，后柱压力为24～29 MPa，均满足要求；正巷超前支护阻力11.7～12.9 MPa，副巷超前支护阻力为10.9～12.3 MPa。综上分析矿压监测数据可知，12315 工作面回采期间，实现了安全高效回采，避免了采动压力影响带来的安全隐患。

12315 工作面的安全高效回采，具有良好的安全和经济效益，按照吨煤利润400 元估算，可产生约283.16 万元的经济效益。