微子镇煤矿15101 工作面回采分析

苏 胜

（太原东山五龙煤业有限公司，山西 太原 030000）

0 引言

微子镇煤矿15101 工作面所采煤层为15#煤层，水平标高+750，隶属一采区，15101 为首采工作面，切眼长为150 m，可采长度为211 m。15101 工作面位于矿井一采区西部，南侧为采区胶带大巷，北部为原漫流岭煤业，西侧为排水巷，东侧为15102 运输顺槽（实体煤）。工作面对应地表位于原漫流岭煤业主井（废弃）西南侧，地表多为冲沟，走向为东西走向，地势西高东低。第四系冲积层厚度约10～92.59 m，平均为50 m，覆盖在煤系地层之上，无基岩出露，地表南侧和北侧有少量农田。该面所采煤层为15#煤，俗成“贫煤”，该工作面煤层属于太原组下段下部，煤质为中硬煤层，煤层结构简单，煤厚平均3.83 m，煤层硬度系数为2～2.5，局部存在一层夹矸，厚度0.4～0.88 m，厚度变化不大，属稳定型煤层。煤层平均厚度3.83 m，煤层倾角7°～13°。

1 影响回采的因素分析

1.1 地质构造

根据地质报告和实际两顺槽掘进情况，对该工作面区域地质构造进行分析：根据《15101 回采工作面无线电波透视成果报告》《15101 工作面矿井瞬变电磁法探测报告》及运输顺槽、回风顺槽揭露的情况分析，未见岩浆岩侵入。存在2 处坑透异常区和和3 处物探低阻异常区，根据15101 运输顺槽揭露三条正断层，15101 回风顺槽揭露一条正断层，揭露时顶板稍有破碎并伴有少量淋水，根据《15101 回采工作面坑透异常区专项探放水设计》钻探验证情况，为全煤，可排除陷落柱的可能，由于揭露断层落差较小[1-2]，钻孔钻进过程中可能探测不到，推测该异常区为断层向工作面内延伸的反映，综上所述推测回采工作面地质构造复杂程度属简单类型。

1.2 水文地质

本区属海河流域漳河水系浊漳河支流。区内无常年性河流和大的地表积水体，主要受大气降水补给，以动储量形式存在。根据已掘两顺槽情况，回采工作面15#煤层导水裂隙带未导通地表，随着回采导水裂隙带可能增大，故在回采过程中加强水害探测工作。顶板为K2岩溶含水层，层间距平均约18.8m，单位涌水量q=0.003 0 L/（s·m），渗透系数K=0.010 2 m/d，富水性弱，以孔隙水、裂隙水为主，在顶板裂隙发育区域将出现少量顶板淋水现象，预计最大涌水量为10 m3/h，对巷道掘进影响较小。井田奥灰水水位标高在+618.5～+623.5 m 之间，由西南流向北东。回采工作面标高在+705.96～+769.1 m 之间，故不受奥灰水威胁。根据物探报告和钻探情况以及工作面两顺槽掘进时的揭露地质情况，该工作面断层不导水，仅在揭露时顶板有少许淋水，加强支护后，经过断层破碎带后无淋水。

根据《山西煤炭运销集团三元微子镇煤业有限公司水文地质类型划分报告》，该回采区域不受上覆3#煤层采空积水影响。15#煤层导水裂隙带最大高度为72.35 m，上距3# 煤层94.04～132.24 m，平均113.14 m，本回采区域未能导通上覆3#煤层采空积水区。但受采掘影响，不排除随着回采导水裂隙带增大，导通上覆3#煤层采空积水区，15101 工作面回采前必须对上覆3#煤层采空积水进疏放，待无水害威胁后方可掘进[3]。已掘15101 运输顺槽和回风顺槽均钻探揭露小窑破坏区及采空积水区，目前回风顺槽运输顺槽均无出水，水压为0 MPa，对回采无影响，但仍需加强观测顶帮观测，密切关注顶帮裂隙发育情况，回采时根据疏放水情况及确认无水害威胁后方可回采。该回采工作面内无钻孔，不受钻孔水影响。

综合以上因素预计该工作面回采过程中最大涌水量为10 m3/h，正常涌水量为3 m3/h。

1.3 瓦斯及其它影响回采因素

微子镇煤业有限责任公司生产15#煤层，2019 年度瓦斯等级鉴定结果为：矿井绝对瓦斯涌出量为0.44 m3/min，属低瓦斯矿井。煤尘具有爆炸危险性。煤层自燃倾向Ⅱ级，属自燃煤层。经地温测温试验，地温正常无异常。地压正常、巷道没有出现底鼓现象，顶压、侧压均不明显，无太大影响。防止采空区煤炭自燃。

2 回采期间工作面顶板管理

2.1 工作面正常时期顶板管理

15101 工作面主要采用液压支架进行顶板支护。在进行支护时，必须要保证液压支架整体平直，最大偏差不超过±50 mm，各架之间的中心距要一致，偏差不超过±100 mm。与此同时，还要保证顶梁与顶板平行，从而保证具有良好的切顶效果。在架之间距离大于100 mm 时，需要进行架棚支护。

在进行移架时，要滞后上滚筒2～3 架。在矿山压力显现剧烈时，应该及时地进行拉架，以免出现液压支架被压死的情况。与此同时，液压支架的最大伸缩量不得超过2 300 mm。若在移架过程中出现严重的顶板破碎或煤壁片帮的情况，则应该及时地打开伸缩梁和护板[4]。移架过程中要及时调整支架形状，如发生倒架咬架等现象，需在移架过程中及时利用侧护板进行调整。

工作面各工序之间平行作业的顺序及安全距离。生产作业期间，采煤机司机均站立在液压支架脚踏板上部作业，严禁身体任何部位超出液压支架架间防护网，操作上滚筒人员作业时站立在上滚筒对应液压支架前2—3 架处，操作下滚筒人员滞后下滚筒对应液压支架1—2 架处，液压支架移架工操作液压支架移架时站立在被移支架靠机头侧，滞后上滚筒2 架；顶溜工滞后采煤机下滚筒12 架，清煤工滞后顶溜点50 m。

运输顺槽和回风顺槽超前均采用ZQL2×4000/22/45 型超前支护支架进行支护，当顶板压力增大时另行制定安全技术措施。机头、机尾安全出口高度不低于1.8 m，宽度不小于0.8 m。每班验收人员必须对机头、机尾推进度及安全出口进行测量，及时调整以确保安全出口畅通。必须对两出口煤壁及顶板进行观察，发现顶板破碎及时加强支护。

2.2 工作面特殊时期顶板管理

根据相邻工作面已采经验，该工作面初次和周期来压不明显。如若遇工作面来压时，按以下方法进行顶板管理：根据技术科下达的来压预报，队组提前做好来压预防工作；加强机电设备管理，提高开机率，加快推进速度；提高工作面支架的工作阻力，消灭支架“跑、冒、滴、漏、串”液现象，保证液压支架的完好状态及卸载能力。支架千斤顶有损坏时要及时更换，保证液压支架处于正常工作状态[5]。超前移架缩小端面距，以利于工作面维护；机道内严禁人员进入；严格控制采高，保证最有利的开采高度，严禁超高开采。保证支架的支护强度和稳定，要求在正常开采时，每天按2 刀煤组织生产，匀速推进；工作面要采直、采平，严禁出现台阶开采，防止古塘的煤体突出产生应力集中现象；割煤后及时带压擦顶移架且支架要接顶良好，工作面支架要求达到最小控顶距，支架达到规定的初撑力（不低于25 MPa）。

15101 工作面地质构造简单，煤层总体呈单斜展布，两巷在掘进和有采必探期间，揭露断层及陷落柱等地质构造，如在回采中遇见断层、顶板破碎及应力集中区等特殊地质构造时必须及时编制专项安全技术措施。该工作面埋深相对较浅，应力集中不明显。工作面在回采期间遇破碎带时，需采用超前移架、带压移架、跟机移架等支护方式维护机道顶板，同时制定专项安全技术措施。据地质资料及时间顺槽掘进揭露情况显示，该工作面实际生产过程中无伪顶。工作面停采时，依据停采支护设计支护工作面顶板，并编写停采安全技术措施。

2.3 矿压观测

矿压监测的内容主要包括为了了解支护设计的合理性、支护效果和巷道服务期间各个阶段的变形特点及变形量大小，给煤矿巷道的支护设计提供依据，需要进行锚杆支护质量检查与围岩动态监测工作。检查与监测工作分日常检查与专项监测两部分。

日常检查的主要内容为工作面支架压力检查，超前支架压力检查等。专项监测的主要内容为顶板离层动态监测和围岩变形观测。顶板离层动态监测是通过顶板离层仪实现的。这有助于对顶板离层情况提供连续的直观显示，及早发现顶板失稳的征兆，以避免冒顶事故的发生；监测数据可作为修改、完善锚杆支护初始设计参数的重要依据。

围岩变形观测测站间距为50 m，每个测站布置3 个观测点，如图1 所示。巷道中，当地质生产条件差异明显地段的长度大于20 m 时，该段巷道内至少应增设1 个测站。

图1 15101 工作面两顺槽位移观测安装图

3 结语

结合了微子镇煤矿15101 工作面的实际地质情况，分析了影响工作面回采的因素，主要有工作面的地质构造、水文情况以及瓦斯情况。经过分析发现，这三种因素对工作面的回采影响较小。针对不同情况下的顶板管理采取了不同的措施，从而保证了回采的安全性。可以为类似条件下工作面的回采提供一定的参考。