常村煤矿S5-23综放工作面安全回采技术措施研究

白晓华

（潞安环能股份公司常村煤矿，山西 长治 046200）

1 常村煤矿S5-23工作面概况

常村煤矿S5-23工作面地面位置位于水东村东南方，岗头村西南方，宋庄村东北方。地面标高+902.3～+932.6 m，煤层底板标高+445.0～+464.5 m。S5-23工作面东接S5-22工作面，该工作面地面存在1处高压线塔，采动后可能会造成塔体倾斜、沉降，S5-23工作面可采长度866.8 m，倾斜长310 m，斜面积274 908 m2；探测平均煤厚5.9 m，采高3.2 m±0.1 m，煤体容重1.4 t/m3，循环进度0.8 m。

2 采煤方法及其工艺流程

2.1 工作面巷道布置及支护

该工作面可采长度866.8 m，倾斜长310 m，工作面回采沿走向后退式回采。工作面由南向北布置皮顺、抽采巷、轨顺三条巷道，其中S5-23工作面皮顺长度为1 025 m。

S5-23工作面轨顺巷道断面呈矩形，巷道平均宽4.8 m，平均高3.5 m，平均断面16.8 m2；顶板采用预应力让压锚杆+双钢筋托梁+金属经纬网+锚索联合支护，帮采用预应力让压锚杆+W钢护板+金属经纬网联合支护。

S5-23工作面抽采巷呈矩形，巷道平均宽3.5 m，平均高2.8 m，平均断面9.8 m2，顶板采用高强锚杆+双钢筋托梁+金属经纬网+锚索联合支护，帮采用高强锚杆+W钢护板+金属经纬网联合支护。

2.2 采煤形式

通常在该工作面选用如下几个形式比如：走向长壁后退式、低位放顶煤、全部垮落的综合机械化采煤。经过调研发现该工作面采高达到3.2±0.1 m，循环进尺0.8 m，循环产量1 934.23 t；日推进3.2 m，日产量7 736.92 t。

2.2.1 循环工艺

可以使用端部切割三角煤的形式进行斜切进刀。

采煤工序：割煤、装运煤、移架、推前溜、放顶煤、拖后溜。

进刀方法：采煤机下行，随着输送机的弯曲段逐渐切入新的煤壁，下（后）滚筒同时把上（前）滚筒留下的余煤割净；直到上下（前后）滚筒完全切入煤壁，采煤机完全进入输送机直线段，顺序推移出端头输送机；采煤机上下滚筒调换，采煤机上行割三角煤，直到顺槽割透煤壁；再次调换上、下滚筒，返程进行正常割煤；工作面下端进刀，采用同样步骤[1]。采煤工艺流程如图1所示。

图1 S5-23工作面采煤工艺流程图

当局部工作面出现顶板破碎的现象时，片帮达到循环进度需要选用的采煤工序为拖后溜、移架、割煤、装运煤、推前溜、放顶煤。

2.2.2 回采工艺

2.2.2.1 割煤

所选用的额滚筒机直径达到2 m，其有效地截割深度可以达到0.8 m，具体割煤过程注意事项如下：

1）在进行割煤的过程中，不能留有低煤，进而能够保证采高在3.2 m±0.1 m的范围内，当完成割煤后必须保证煤墙形成一条直线。工作面距两端头15架范围内逐渐调整采高与巷道随齐。

2）采煤机在工作的过程中必须保证牵引速度的均匀性，不能出现过载的现象。

3）采煤机司机必须时刻注意底板情况，调整工作面采高。

4）当处于仰斜开采的状态时，司机必须依据底板的实际来调整采高，从而可以有效地防止采高过低导致采煤机不能正常通过，与此同时还需要设置片帮板，从而可以有效地防止煤墙片帮。

5）当处于俯斜开采的状态时，司机必须依据底板的实际来调整采高，这样能够有效地防止因采高过高，出现冒顶事故。

2.2.2.2 装煤

装煤过程中借助螺旋叶片将煤装进去，经过推溜后遗留在底板上的煤，工作人员可以借助铁锹将其装入前溜。

2.2.2.3 移架

割煤后先移架管理顶板，后推溜。

2.2.2.4 推溜

当出现滞后采煤机滚筒20 m的位置时，可以实施推溜。其中推溜必须满足如下几个方面的要求：

1）在大遛弯区域大于18 m，不能使用单个千斤顶进行单次顶足，可以选用相邻的千斤顶进行交互前移。

2）推溜后，必须保证大溜成形成一条直线，相应的工作面50 m拉线误差大于±50 mm。

3）大溜横向起伏倾斜度不得超过3°，水平弯曲度不大于±1°。

2.2.2.5 放顶煤

该工作面采用一刀一放，多轮顺序不等量的作业方式。初采时切眼垮落前不放顶煤。初采推出切眼，尾梁上落煤压实后开始放煤，且放煤不宜过多，防止后方空洞，待切眼完全垮落后可逐步调整放煤量,待顶煤全部压在尾梁上时，方可正常放煤，放煤步距0.8 m。放煤做到架架见矸即止。

3 顶板控制管理

3.1 工作面顶板管理

该工作面采用ZF7000/19.5/38型普通液压支架202组和ZPG7500/22/36型排头（尾）架6组（排头架3组、排尾架3组），一组排头副架支护顶板。

该工作面直接顶、老顶均为易垮落岩层，预计顶板能在回采后自行垮落。但是在初采期间必须加强支护管理和顶板来压规律的观测，收集整理好相关资料；初采前，退掉切眼顶部锚索和剪开顶网，退掉端头顶部所有锚杆丝，同时退掉端头区域锚索。初采时，采取“两个机尾、一个机头”或“多个机尾，一个（两个）机头”的多推机尾的方法使后半部煤顶先垮落。初采10 m顶煤垮落前（过切眼）不放顶煤。过切眼后逐步调整放煤量，待直接顶垮落顶煤全部压在尾梁上时，方可正常放煤；回采期间要加强现场顶板管理，发现异常要及时向安全、生产、调度等科室汇报。以便采取相应措施，确保安全生产。

3.2 强制放顶措施

3.2.1 初采10 m后，若工作面煤顶未及时垮落采取的措施

1）对煤顶未垮落对应支架进行抖动操作，反复对支架进行落尾梁→升尾梁、落后柱→升后柱等操作，以促使顶煤垮落。

2）采取以上措施不能对顶板进行有效放顶时，对煤顶未垮落对应支架架间隙顶板进行放松动炮作业。（进行爆破作业时编制专项安全技术措施）

3）在煤顶未垮落对应支架架间隙顶梁与掩护梁交叉点处，每架布置一个炮眼，炮眼深度为6 m，打眼角度朝老塘方向与水平夹角60°。

4）打眼采用7655型风钻，Φ42 mm钻头，每个炮眼装药量为3卷，最多同时起爆10个炮眼。

3.2.2 初采10 m后，若工作面两老塘未及时垮落采取的措施

1）退掉排头（尾）架外帮至巷道外帮段顶部所有锚索及锚杆丝，同时退掉巷道外帮顶部2根锚杆丝，退锚区域为排头（尾）架前柱至切顶线范围。

2）在巷道有支护的区域打设切顶眼。（进行切顶眼作业时编制专项安全技术措施）

3）在巷道顶板切顶线处由里向外垂直顶板打设切顶眼，切顶眼间距200 mm，排距200 mm，深度为顶煤厚度。

3.2.3 放顶作业流程

排头尾支架进行抖动操作，反复对支架进行落尾梁→升尾梁、落后柱→升后柱等操作，以促使顶煤垮落。

4 安全技术措施

4.1 防治水措施

4.1.1 工作面来水的预警管理

在进行回采的过程中，设置的每个班组都必须对工作面来水情况进行检查，当发现出现来水增加、在工作面与两巷位置出现挂红、空气变冷、顶板淋水等情况时，巡检工作人员必须向班组进行汇报，最终由值班干部将该情况汇报给调度中心，再由矿调度中心判断排水情况。假如出现来水过大的现象时，班组人员可以组织工作人员按照相应的水灾撤退路线撤离。在进行回采的过程中，工作人员必须注重地质条件的变化情况，当出现断层以及陷落的煤柱时，必须向调度中心汇报，与此同时需要使用探放水的形式检测，防止出现突水事故。

4.1.2 地表水的预警管理

S5-23工作面地表存在绛河水体，经《S5-20、S5-23工作面绛河水体下综放开采可行性论证与技术方案》论证，地表河水不会通过地裂缝对井下工作面充水产生直接影响。但为防止地表水体进入工作面，需加强地面水体河床裂隙观测及水位观测，并定期对采空区涌水进行化探对比，如遇地表水体河床裂隙发育严重或水位下降明显，则需引起足够重视，及时警示队组人员按照水灾避灾路线撤离。

4.2 火灾和瓦斯爆炸事故防治措施

4.2.1 火灾防治措施

加强电气设备管理，消灭失爆现象；加强错机头尾作业管理，从而可以有效地预防出现磨擦火花；工作人员必须加强设备管理，杜绝油脂跑、冒、滴、漏现象；加强油脂存放管理和废旧棉纱管理；电气设备和工具房按规定备足灭火器和砂箱，两巷按照规定配齐消防管。另外，井下不得拆卸矿灯，人员不得穿化纤衣物或将化纤物品带下井。

4.2.2 瓦斯爆炸事故防治措施

严格执行以风定产的生产原则，瓦斯超限严禁作业。局部体积大于0.5 m3、瓦斯浓度达到2%时，附近20 m范围内必须停止作业、切断电源，由瓦斯员向通风专业值班进行汇报，通风专业值班人员安排瓦斯员监护，由跟班队干、班组长组织人员用压风管吹散瓦斯。当工作面风流、电动机或其开关安设地点附近20 m以内，风流中瓦斯浓度达到1.5%或回风流中瓦斯浓度达到1.0%时，必须停止工作、断电撤人至上风侧进风地点，并及时向通风专业值班、矿生产调度指挥中心、安全监察大队、通风调度、队值班室汇报。

4.3 工作面片帮以及冒顶事故的预防措施

对支架进行全面的检修，有效地提高支护效果。不断提高正规作业循环流程，可以有效地保证顶板作业，带机头发生错刀时，必须对三角区域进行管理。

处理片帮宽、架前冒顶、漏顶安全技术措施：当工作面出现煤墙片帮等时，应该及时进行超前移架，从而可以有效地控制漏顶以及冒顶事故。当发生冒顶时，必须及时闭锁大溜，从而可以防止压溜现象。当顶板稳定之后，需要相关工作人员执行敲帮问顶制度，进而能够保证后方作业的安全性。

5 结语

通过在常村煤矿S5-23综放工作面开采作业中，综合应用这些安全技术措施，有效保障了S5-23综放工作面的安全高效开采，不仅提高了开采效率，而且更好地保障了S5-23综放工作面的安全开采。