煤峪口矿81010孤岛工作面回采方案研究

杨 斌

（同煤集团煤峪口矿技术科，山西 大同 037003）

煤峪口矿1954 年正式投入生产，目前已经进入了产量衰减期。现在开采的14#层81010 综采工作面属于孤岛区域。孤岛工作面两巷围岩由于受不同方向支撑压力的迭加，在开采过程中会呈现出流变状态，在高应力作用下，流变状态会更加剧烈，这就导致工作面顶板覆岩结构易发生失稳，产生冲击载荷，严重时可能导致冒顶、片帮、支架压死或损坏等严重事故。因此，需对孤岛工作面回采进行分析和设计。

1 工作面概况

煤峪口矿井田位于大同煤田东南翼的东北端，井田东部以煤层露头为界，北接忻州窑矿井田，南临永定庄煤业公司井田，西北与云冈和四台矿井田相邻。14#层81010 工作面上覆11-12#层81010 于2010 年8 月开采结束，上覆层层间距1.9~10.3m，平均5.16m。工作面走向长为 920m，倾向长为121m，煤层倾角为2~4°。头巷掘进过程中揭露一条正断层，走向为16°，倾向为286°，倾角为72°，落差为0.6m。81010 工作面顶底板岩性如表1 所示。

表1 81010 工作面顶底板岩性特征表

2 孤岛工作面两巷支护设计与采煤方法

煤峪口矿井11-12#层及14#层煤均没有冲击倾向性，81010 工作面上方的11-12#层也已开采完毕，在工作面正上方没有遗留煤柱，因此在该工作面回采过程中，基本没有发生冲击地压的风险，在进行工艺及支护设计时，按照正常的参数进行加强即可满足要求。

2.1 回采两巷支护设计

工作面进风顺槽采用U29 五节拱棚支护，规格为4500×3000mm，工作面回风顺槽与进风顺槽采用相同支护方式。在巷道掘进过程中，由于受到邻近采空区影响，沿空掘巷的支撑压力比原始应力更大，导致巷道受到比较严重的破坏。经分析，棚距设计为0.5m。

工作面切巷断面为矩形， 断面尺寸为4400×3000mm，支护方式为锚索“工”字钢梁联合支护，锚索为每3m 一对，排距是3000×2200mm，顶铺金属网。切巷两侧各布置一列间距为1m 的单体液压支柱。巷道两帮为锚网支护，锚杆间排距为1000×1000mm。具体参数列表如表2 所示。

表2 回采两巷支护参数表

2.2 采煤方法

81010 工作面采煤方法为走向长壁后退式综合机械化采煤法，全部垮落法管理采空区。采煤机采高1.7~3.2m，ZZS-5600 支架支护高度1.4~2.8m。工作面平均煤厚为2.47m，采煤机滚筒截深为0.5m。

3 孤岛工作面回采技术措施

3.1 矿压观测

为保证孤岛工作面安全回采，必须对工作面进行矿压观测，观测内容主要包括支架的初撑力和工作阻力监测、工作面顶板情况、巷道煤壁片帮情况等。

（1）工作面支架观测

81010 工作面通过综采压力记录仪监测压力，共布置8 条测线。主要通过三类压力计进行监测：① YHY60(B)型压力计，从1 号架起，每隔5 架布置一部；② YHY60(A) 型压力计，除安装YHY60(B)型压力计的支架外，每架布置一部，用来监测顶板，以便对来压规律进行分析；③YHY60(D)型压力计，布置在端头和超前支护支架，监测支架工作阻力。

（2）头尾两顺槽矿压观测

头尾两顺槽安排专人对两巷顶板离层进行观测，时间间隔为2d。观测人员负责数据的采集和分析，并预测来压情况。

3.2 孤岛工作面的顶板管理

81010 工作面为近距离煤层开采，初次来压和周期来压显现较为明显，具体管理方式如下：

（1）初次来压顶板管理

要注意初次来压的预测工作，准确预测来压时间以及位置。根据现场情况，结合相邻已采工作面的经验，81010 工作面老顶初次来压步距约15m。

（2）周期来压顶板管理

① 为防止漏顶现象，移架方式采用带压超前移架。液压支架升架时，必须达到规定初撑力；移架后，液压支架要保持直线，端面距小于0.3m。

② 如果顶板破碎或者片帮比较严重，移架时应紧跟前滚筒，当割出1 架支架的位置以后，降滚筒停止采煤机，进行带压移架。重复该步骤，直到完全通过顶板破碎或者片帮比较严重区域。

③ 工作面要提前做好预防来压的支护工作，提高支架检修质量，杜绝“跑、冒、滴、漏、窜”。

④ 支架工要严格按要求操作，确保泵站压力及支架初撑力达要求，定期更换安全阀，以确保支架工作阻力。

⑤ 保证超前支护的数量和质量，确保超前段煤壁护帮支护完好。

⑥ 提高设备开机率，保证工作面正常推进速度。

3.3 两顺槽超前支护

工作面两顺槽超前200m 进行卧底施工，预先进行压力释放，并随时对压力集中区域造成的底鼓进行处理。两端头直角煤体由于受采动影响，采煤机割通该处实煤后，根据实际情况加强该处顶板的支护，保证支护有效，棚顶严密。

由于两顺槽压力显现集中，两巷超前支护为工作面煤壁向外50m 范围加强支护。在U29 拱棚下支设一排单体柱，上齐防倒防坠装置，且必须安全可靠。局部巷道超高段、顶板破碎处要用方木接实顶板，并在铰接顶梁上架设“＃”字型木垛接顶。超前支护示意图见图1。

图1 两顺槽超前支护示意图

3.4 孤岛工作面过断层注意事项

在掘进21010 巷期间520m 处揭露正断层F1，断层对巷道支护产生较大影响。为此采取了支护加固处理，主要措施为两棚U 型棚中间采用锚索联合钢带加固（压弯钢带，紧贴顶板，锚索固定）；靠近帮部一侧，采用玻璃钢锚杆联合皮带加固。

回采至断层附近时，要相应加强断层附近顶板支护，及时带压移架，保证支架端面距不超限，必要时可以注马丽散，维护断层附近顶板。

4 结论

通过分析81010 孤岛工作面的地质条件，有针对性的设计了巷道支护方式与采煤方法，严格矿压观测工作，加强工作面顶板支护及顺槽内超前支护。81010 工作面回采期间，特别是过断层期间，未发生顶板大面积垮漏、影响生产的情况，保证了工作面顺利推采，对今后其他孤岛工作面的安全回采提供了借鉴参考。