＊楊禎龍

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)軒崗煤電有限責(zé)任公司梨園河礦 山西 036700）

引言

結(jié)合現(xiàn)階段小煤柱工作面的布置現(xiàn)狀來看，采取內(nèi)部的準(zhǔn)備巷道圍巖穩(wěn)定性是提升生產(chǎn)效率與可靠性的核心，這個過程中除了需要保持工作面與采空區(qū)間的支撐之外，還需要進(jìn)一步做好回采控制，滿足部分回收的需要。這個類型的工作面往往具有工作面踩空區(qū)間的基本特征，已經(jīng)完成開采的工作面往往會處于兩個工作面的中間位置，此時采取上部覆巖層的模式，可以很好的解決圍巖結(jié)構(gòu)問題，積極改善礦壓顯現(xiàn)規(guī)律，以此來確保殘留煤柱可以及時、妥善的完成回收任務(wù)，確定預(yù)留煤柱的尺寸類型，滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)的客觀需要。為了進(jìn)一步探討小煤柱工作面安全開采與圍巖控制技術(shù)落實策略，現(xiàn)結(jié)合具體工況分析如下。

1.工況概述

本次研究選取某小煤柱工作面作為研究對象，該工作面屬于石炭系3層煤層，所述區(qū)域的地質(zhì)賦存條件優(yōu)越，厚度達(dá)到5～7m，平均水平在5.4m，整體走向平緩，傾角低于3°。內(nèi)部構(gòu)造方面，煤層的1～3層主要以泥巖為主，工作面長度達(dá)到2400m，主要煤種為半暗型氣煤，整體預(yù)留的可回收空間為340萬噸。在工作面覆蓋的區(qū)域上，瓦斯的涌出量以及最大涌出量均符合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，可以確保整個生產(chǎn)環(huán)節(jié)中不存在生產(chǎn)安全風(fēng)險。工作面的巖層厚度結(jié)構(gòu)當(dāng)中，頂部為厚度達(dá)到5m的煤泥巖、砂泥巖等，老頂?shù)暮穸冗_(dá)到7m。

2.工作面安全開采的要求

(1)臨近工作面礦壓檢測

臨近工作面礦壓檢測，對工作面臨近的綜放面進(jìn)行分析，目前已經(jīng)完成多個工作面的回采工作。針對8101工作面采取初步壓步距分析，采取必要的回采周期來進(jìn)行控制。對于正常推進(jìn)過程中的壓步距要進(jìn)行合理判斷，根據(jù)實際生產(chǎn)經(jīng)驗選擇20m的壓步距，以此來應(yīng)對隨時出現(xiàn)的外部現(xiàn)象變化。整個巷道工作面踩空區(qū)間臨空巷道會受到上部巖層的壓力限制與影響，采空區(qū)間懸梁殘余應(yīng)力會對巷道內(nèi)部產(chǎn)生影響，導(dǎo)致部分?jǐn)嗝娴母叨却嬖陲L(fēng)險，臨空巷則以獨體配合木垛的方式予以支撐，從而達(dá)到基本的內(nèi)部布置要求，為后期實現(xiàn)五梁五柱的設(shè)計目標(biāo)創(chuàng)造了前提條件，此過程中參數(shù)方面，排距以及柱間距分別設(shè)置為900m、800m，木垛間距設(shè)置為6m。

(2)數(shù)值模擬

針對8113預(yù)采煤柱工作面的空巷構(gòu)建現(xiàn)狀，采取數(shù)值模擬的方式，對垂直應(yīng)力和工作面的區(qū)間變化規(guī)律進(jìn)行分析，隨后根據(jù)巷道距離工作面的采空間距進(jìn)行探討，結(jié)合垂直應(yīng)力與空區(qū)距離的變化情況來做出相應(yīng)的判斷，在距離20m的地方做好峰值的分析，隨后跟著距離的變化而逐步發(fā)生新的變化，最終實現(xiàn)趨近于原巖應(yīng)力值的效果。針對距離工作面0～9m的區(qū)域，做好支撐應(yīng)力的分析，同時也結(jié)合具體的工作情況來選取臨空巷留設(shè)尺寸，確保數(shù)值的可靠性與精準(zhǔn)性。

3.小煤柱工作面安全開采與圍巖控制技術(shù)的類型

小煤柱工作面安全開采與圍巖控制工作的落實離不開具體的圍巖控制技術(shù)合理應(yīng)用，分別分析如下。

(1)頂板管理

目前臨空巷頂板的管理主要以8104工作面為參考對象，根據(jù)實際的處理經(jīng)驗來進(jìn)行技術(shù)支持，配合單體支柱以及木垛支護(hù)來實現(xiàn)管理工作任務(wù)。在這個過程中，巷道頂板以及兩幫采取了科學(xué)的聯(lián)合支護(hù)技術(shù)手段，通過錨桿、錨索、鋼梁等多技術(shù)相互適應(yīng)的方式，提升了聯(lián)合支護(hù)的針對性。通過密集大范圍超前支護(hù)的布置模式，則能夠很好的解決五梁五柱的布置效果，密集支護(hù)的超前管理則應(yīng)該由50調(diào)整到300，體現(xiàn)了頂板管理的優(yōu)勢與價值。在這個技術(shù)方案當(dāng)中，聯(lián)合支護(hù)的方案具體參數(shù)需要進(jìn)行明確，左旋無縱肋錨桿的參數(shù)為φ22mm×3000mm，間距設(shè)置為800mm，錨索選擇φ22mm×8100mm的鋼絞線，間距設(shè)置為1100mm。工作面的側(cè)錨桿、左旋無縱肋螺紋錨桿等設(shè)置同樣參考前期的相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，間距的設(shè)置則應(yīng)該以最佳間距900mm為設(shè)計要求，具體的支護(hù)形式參考設(shè)計圖紙的相關(guān)要求來落實。

(2)水壓致裂弱化圍巖

結(jié)合三號層當(dāng)中工作面針對頂板采取的水壓致裂技術(shù)來實施圍巖超前弱化處理，以期能夠達(dá)到良好的應(yīng)力消除目標(biāo)。通過技術(shù)改造，可以很大程度上解決工作面內(nèi)臨空巷受到巖層壓力與各區(qū)參與應(yīng)力影響的問題，極大的提升了內(nèi)部的結(jié)構(gòu)可靠性與穩(wěn)定性。針對8112工作面采取水壓致裂弱化圍巖技術(shù)，就需做好鉆孔的分析，采取分別穿過厚煤層的技術(shù)，針對厚度為6.8m的關(guān)鍵層進(jìn)行粗砂巖層分析，結(jié)合巖層的性質(zhì)來落實好相關(guān)技術(shù)內(nèi)容，設(shè)置好想要的鉆孔參數(shù)，包括孔深、孔間距都需要提前進(jìn)行安排，以此來降低后期出現(xiàn)問題的風(fēng)險。

(3)其他控制技術(shù)

小煤柱工作面在整個開采過程中需要做好開鑿的設(shè)計與調(diào)整，做好整體控制工作。為了確保臨空巷的頂板穩(wěn)定性，也要同時設(shè)計好開鑿過程中的支護(hù)強(qiáng)度，以此來確保在洞室設(shè)置過程中工作面的煤壁側(cè)能夠達(dá)到相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與控制水平。針對現(xiàn)階段小煤柱工作面出現(xiàn)的全高處理采空區(qū)設(shè)置情況，需要積極借鑒有益的建設(shè)經(jīng)驗與開采策略，采取必要的阻力架構(gòu)模式，針對液壓支架的工作阻力進(jìn)行合理控制，應(yīng)該高于1.3萬kN，其中尾部的設(shè)計應(yīng)該以應(yīng)力峰值區(qū)域內(nèi)多支架的方式予以支撐，確保后期使用的實際效果。

4.小煤柱工作面安全開采與圍巖控制技術(shù)的應(yīng)用策略

小煤柱工作面安全開采與圍巖控制技術(shù)合理應(yīng)用，要以安全開采為基本控制目標(biāo)，更好的落實好各項控制技術(shù)，具體的應(yīng)用策略分析如下。

(1)安全開采措施

安全開采需要以工作面的回采過程控制為基本條件，除了要應(yīng)對好頂板沖擊地壓的影響，還需要避免礦壓顯現(xiàn)等類型的多種地質(zhì)風(fēng)險問題，做好工作面水害、有害有毒氣體與火災(zāi)隱患等方面的防控工作。針對8113工作面的臨近工作面走向現(xiàn)狀，需要做好走向的合理規(guī)劃，包括做好煤柱寬度的設(shè)置，根據(jù)地質(zhì)構(gòu)造的要求做好裂隙發(fā)育分析與水流通道的構(gòu)建，根據(jù)工作面的采空區(qū)積水情況，做好工作面的滲透管理。結(jié)合工作面的回采過程，要對瓦斯、一氧化碳等類型的有害氣體進(jìn)行釋放與處理，做好工作面內(nèi)部的局部通風(fēng)管理問題，針對81111區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)的瓦斯聚集以及一氧化碳含量超標(biāo)問題，需要及時做好煤柱的滲透預(yù)留，針對煤炭存在的自燃傾向來做好工作面、工作采空區(qū)的控制，確保采空區(qū)的漏風(fēng)防護(hù)工作，做到防患于未然，提升整體開采進(jìn)度的控制效果，避免技術(shù)落實過程中出現(xiàn)不可控的因素。

(2)水患治理

水患治理需要考慮到工作面水害的情況，一方面做好積水控制工作，降低積水帶來的負(fù)面影響，特別是新工作面回采前要做好小煤柱內(nèi)部的打孔管理，做好采空區(qū)的積水防控；另外一方面，則需要積極完成排水工作后，再通過多種高分子材料來對煤柱的縫隙、區(qū)域進(jìn)行封堵，做好鉆孔封堵控制的針對性處理工作。

(3)瓦斯治理

結(jié)合瓦斯治理的規(guī)劃與整體要求，做好瓦斯控制與防護(hù)工作，其中最為有效的途徑就是針對臨近采空區(qū)的有害氣體進(jìn)行整體防護(hù)，使得其能夠得到很好的控制。該過程中，一方面需要做好裂隙的封堵防護(hù)，借助于專用的高分子材料進(jìn)行局部的噴涂與加固，另外一方面則需要通過工作面內(nèi)部局部通風(fēng)的方式來對瓦斯、一氧化碳和有害氣體來實施超限控制，針對容易出現(xiàn)低氧問題的區(qū)域進(jìn)行導(dǎo)風(fēng)，進(jìn)一步增加工作面的通風(fēng)效果與供風(fēng)量，盡可能早日解決通風(fēng)方面的問題。

(4)防火治理

采取必要的防火治理途徑，針對現(xiàn)階段工作面的回采過程來看，采取一些必要的防火滅火措施是實現(xiàn)防火治理的關(guān)鍵。根據(jù)過去的治理經(jīng)驗來看，在回采過程中做好注氮防火措施，能夠很好的解決采空區(qū)深部含氧量較高的問題，將其能夠下降到防火墮化指標(biāo)以下，從而更好的滿足生產(chǎn)技術(shù)安全要求與客觀標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗來看，注氮量應(yīng)該以800m3/h為宜。結(jié)合工作面生產(chǎn)情況，需要對采空區(qū)實施撤架后屏蔽操作，采取這樣的方式能夠很好的解決泥漿灌注的問題，通過對密封區(qū)域內(nèi)做好溫度與氧濃度監(jiān)控等方式，可以在工作面、采空區(qū)出現(xiàn)自燃發(fā)火期前做好分析控制工作，以此來有效降低火災(zāi)發(fā)生的可能性，必要的注漿與注氮技術(shù)升級改造是確保火災(zāi)防治的基礎(chǔ)，同時也是促進(jìn)小煤柱工作面安全生產(chǎn)技術(shù)與圍巖控制技術(shù)得以落實的關(guān)鍵。

5.總結(jié)

綜上所述，小煤柱工作面安全開采與圍巖控制不但影響到生產(chǎn)效益與產(chǎn)能規(guī)劃水平，同時也與安全生產(chǎn)以及資源的綜合利用開發(fā)效率密不可分。針對本次研究案例中出現(xiàn)的問題來看，小煤柱工作面安全開采與圍巖控制技術(shù)的合理落實離不開良好的頂板管理技術(shù)與圍巖控制技術(shù)，同時也需要做好后期的安全開采控制與管理活動，盡快落實好安全開采的各項任務(wù)，做好水患、瓦斯、防火治理，提升治理的有效性與先進(jìn)性，為促進(jìn)行業(yè)的穩(wěn)定快速發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。