牛志成

(山西鄉(xiāng)寧焦煤集團燕家河煤業(yè)有限公司，山西 臨汾 042100)

1 工程概況

3 171回采工作面位于燕家河煤業(yè)三采區(qū)下山開采的第一區(qū)段，上部是二采區(qū)上山已開采完的工作面。將原1800水平遠軌巷作為該壓段的回風巷。采煤工作面及斷層分布如圖1所示。該回采工作面的下邊是以1778水平運輸機巷為界，北以停采線為界，南以F43(地)斷層為界，工作面走向長460 m，傾斜長80 m，煤層傾角約為16°，煤層平均厚度為1.75 m，煤層屑于晚二疊系山西組第一段，編號為C17，該煤層在本區(qū)內(nèi)厚約1.72 m～1.78 m，一般厚為1.75 m，接近底部有1層～2層夾矸，厚約0.001 m～0.003 m，煤層結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定，特別是煤層頂板上的黃鐵礦非常穩(wěn)定，可作全礦井C17煤層對比標志[1]。煤層頂板為灰色泥炭，有0.05 m的偽頂，易垮落，底板為黑灰色粉砂質(zhì)泥巖。從開采中觀察老頂，估計是一層厚度約為12 m的灰色籠鐵巖夾泥質(zhì)粉砂巖。從開采及巷道塌露的情況看，水和瓦斯的涌出量都很小。該工作面儲量可采13個月。

在掘進本工作面中，已揭露的斷層共有16條，其中，斷距大于1 m的有7條。編號分別是F17、F44、F45、F46、F47、F48及F43(地)。

2 開采方法及作業(yè)形式

開采方法采用走向長壁式，回采工藝使用爆破落煤，人工配合SW-34型溜子裝運煤，支柱采用側(cè)HZWA-2300的金屬摩式支柱，梁采用HDNA-1000型金屬鉸接頂梁，還配用一些圓木及皮柴進行支護。支護柱距0.8 m，柱子的排距1.0 m。采空區(qū)不充填，采取全部垮落法。工作面的作業(yè)形式采用“二采一推”，循環(huán)進度2 m，每日一個循環(huán)。

圖1 采煤工作面布置圖及斷層分布圖

3 回采工作面的頂板管理情況

3.1 回采工作面初次來壓

回采工作面的初次來壓是采礦工作者最擔心和關(guān)心的問題，如果處理不好將會造成大的冒頂，出現(xiàn)嚴重的安全事故。對于3271南工作面的初采，采用輪流值班的方法，觀察頂板的來壓情況，一般該井初次來壓步距14 m～16 m。這次初次來壓的步距已到16 m還未下來，按理切割眼旁是F43(地)，斷距大；裂隙發(fā)育，周圍的巖層受地質(zhì)構(gòu)造破壞較大，應(yīng)該是來壓步距小，這與理論分析有些不相吻合。由于初次步距未垮落，造成回采工作面煤壁的支承壓力較大，出現(xiàn)工作面煤壁局部片幫，支柱受載過大，有的頂部背的皮柴壓斷，梁伸入頂部，有的支柱出現(xiàn)較大的彎曲度。在工作面的上出口附近的煤壁前方處有十多米長的切頂線，給回采面作業(yè)人員的安全帶來了較大的威脅。

經(jīng)研究采取了一定的強制措施：

1) 在工作面原有的3個木垛的基礎(chǔ)上增加2個木垛，2個本垛分別設(shè)置在上、下出口的附近。

2) 在工作面打一些必要的臨時柱和搶柱加強頂扳支護。

3) 對局部頂板破碎的偽頂加重新背板加固。

4) 在最后一排打密集柱，構(gòu)成切頂線。

5) 在回采工作面后中部靠采空壓打3 m長的仰斜眼，放震動炮，通過這些措施實現(xiàn)了老頂初次垮落，柱子上的壓力迅速減輕，工作面進入正?；夭?。

3.2 正方回采

3171南工作面正常回采時，如不碰到斷層是比較順利的，3171南工作面的直接頂是隨采隨著就垮落，每當去觀察時發(fā)現(xiàn)，跨落的松散巖層充填采空區(qū)，局部空隙部分還可以觀察到較高的老頂，正?；夭晒ぷ髅鎵毫σ膊惶?，這時一些柱子出現(xiàn)虛柱(不起支承力)，往往會造成不安全的隱患，造成局部冒頂。在3171工作面就出現(xiàn)一次由小逐步擴大的冒頂現(xiàn)象，經(jīng)過及時接頂支護，得到控制。這就是由于正?；夭身樌?，支柱的支護操作質(zhì)量有問題，碰到0.8 m落差的小斷層，就產(chǎn)生柱子失穩(wěn)，局部冒頂，由于有構(gòu)造帶、一時冒頂隨之擴大，造成了長8 m、高約2 m冒落帶，增加了坑木的消耗量，工時和產(chǎn)量都受到影響。接頂?shù)姆椒ㄈ鐖D2a)所示，控制小斷層破碎頂板的方法如圖2b)所示。

圖2 接頂和控制小斷層破碎頂板的方法

3.3 周期來壓

當工作面進入正?；夭善诤螅喔粢欢ǖ耐七M距離或正常的作業(yè)天數(shù)，會出現(xiàn)一次比初次來壓小，但又比正?；夭纱蟮膲毫Γ@個力是隨回采工作面的不斷推進，不斷地相隔一定的距離出現(xiàn)，也就是有周期性的出現(xiàn)，稱之為周期壓力。3171南回采工作面的周期壓力一般是12 m～14 m步距，周期來壓之前都有預(yù)兆，出現(xiàn)背頂?shù)钠げ駢簤?，出現(xiàn)偽頂?shù)袈?、木柴壓炸的聲音，常出現(xiàn)煤壁小局部片幫。出現(xiàn)周期壓力時，增設(shè)必要的木垛，加強最后一排柱的密度，目的是造成人為切頂。有時周期來壓受地質(zhì)構(gòu)造的影響，也會出現(xiàn)提前現(xiàn)象。當工作面推到F48中段時，就出現(xiàn)來壓提前，使工作面的頂板十分難維護，常出現(xiàn)浮巖掉落，影響作業(yè)安全。經(jīng)采取加快推進度，加強頂板支護，才甩掉了這段破碎的頂板。

3.4 回采工作面過斷層

對于落差在1.5 m的正斷層，都采取硬過，采用一梁二柱的支護形成(2.4 m的木粱和兩根支柱構(gòu)成棚，棚交錯向工作面煤壁推進硬過斷層)，根據(jù)煤層的斷落情況，臥底或者挑頂，放小炮減小震動逐步推過。對于較大的斷層(落差大于1.5 m的)采取兩手準備，事先做好補切割，能推過就推過，不能推就從新的切割開始采。

0.8 m落差的斷層，隨回采工作面的逐漸推進逐漸消失。對于F48(H=1 m)，由于靠運輸機巷的下段破碎帶長一些，給支護帶來一些困難。但采用一梁二柱的支護，臥了下底，加快推進度，還是過去了。對于F47(H=34 m)的斷層就要作兩手準備，先作補切割，采取硬過，靠回風巷的上段基本順利地推過，靠運輸機巷的下段約有20 m就難推過，只好放棄。斷層在工作面的情況是千變?nèi)f化的，要根據(jù)實際情況處理，盡量多地回收斷層附近的一些煤柱。對于F45、F44斷層，由于它們之間有許多小斷層，無法正常推進，當工作面上切口擺到停采線后，由F45、F44等斷層所構(gòu)成的三角塊段，采用穿巷式的殘采，盡量回收不必要的煤柱損失。

3.5 回采工作面上下出口及超前距離的支護

上、下出口的暴露面積較大，一般維護有些困難，特別還要保證出口的高度不低于1.6 m。對于3171南工作面的上、下出口附近采用木垛及抬棚相結(jié)合處理，使頂板維護比較好，出口附近的巷道由于處于集中壓力區(qū)，所以，造成坑木壓斷，工字鋼梯形棚的腿子壓變形。后改用可伸縮的金屬摩擦支柱過渡性地替換，取得比較滿意的效果。

為了保證上、下出口巷道的暢通，在掘巷道時略加高凈高，3171南的運輸機巷加高0.2 m，凈高2.0 m。巷道從掘出后，就受到周圍地壓的影響，頂板都在不斷地下沉，降低巷道高度。當回采時由于采動影響，越接近工作面的巷道地段下沉越快，待巷道過渡到工作面交接口處時，巷高能保證在1.7 m～1.8 m，這樣對行人、運送材料及安裝設(shè)備都較方便，特別需要及時處理冒頂事故和撤離人員、設(shè)備時，都比較迅速，所以，加高0.2 m帶來諸多好處。

在回采中可以發(fā)現(xiàn)，上出口巷道壓力比下出口的壓力大得多。巷道的維護量也大，這也許是由于上出口處靠近已采完的工作面的空區(qū)的原因。所以，在上出口處及附近一段的回風巷要特別地加強支護[2-3]。

距離回采工作面15 m以內(nèi)的上、下區(qū)段平巷(回風、運輸兩巷)，受采動影響很大，采取超前支護，視情況在巷道的頂部，按每米的步距增加1根～2根金屬支柱控制頂板的壓力，使用后效果好，保證了運輸、通風和行人的暢通。

4 總結(jié)

3171南工作面采期為13個月，除了兩起人為的輕傷事故外，未出現(xiàn)重傷和死亡事故。其原因總的說來是及時發(fā)現(xiàn)問題并能及時處理，使問題沒有繼續(xù)惡化。歸結(jié)來講，有如下幾點：

第一，管理好采煤工作面的頂板，必須掌握礦山壓力的知識，用科學(xué)的知識來指導(dǎo)工作，采取有效的技術(shù)措施，防止頂板的冒落，在保證安全的前提下進行作業(yè)。第二，重視初次來壓放頂，工作上要有超前意識和準備，采取的措施要完善可行，發(fā)現(xiàn)問題要及時處理。第三，正?；夭蓵r，更加強工程質(zhì)量的檢查。第四，周期來壓會提前，也有可能會推遲，有預(yù)兆就得輪班觀察，提前備好支護材料，一有動向及時加強支護。第五，回采工作面上、下出口一定要暢通，掘進時多加0.2 m的凈高，確保動壓后上、下出口高度不低于1.6 m，方便行人和工人安全作業(yè)。第六，超前支護要加強，特別是接近工作面15 m以內(nèi)的上、下順槽使用可伸縮支架過渡替換比較好，可以節(jié)省巷道支護材料。第七，過斷層時，要根據(jù)斷層產(chǎn)狀情況，采取相應(yīng)的措施，支護上最好換用一梁二柱，如破碎帶寬，采取一梁二柱的錯梁支護，加快推進度。斷層大時應(yīng)提前做好過斷層的開切眼。