中厚煤層綜采工作面跨石門安全回采技術研究與實踐

王毅 龐成 梁飛

摘 要：在煤礦生產過程中，工作面跨石門回采是經常遇到的問題。三匯一礦2126綜采工作面在跨+590m南二石門時，采用了抬高綜采工作面運輸平巷的技術，成功了跨過了石門。此技術不僅降低了傳統方法中充填石門的材料成本，又能避免跨石門回采中液壓支架下陷到石門內和工作面冒頂的安全問題，對類似條件的煤礦具有借鑒作用。

關鍵詞：中厚煤層；綜采工作面；跨石門；回采技術

中圖分類號：TD823 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）32-0177-02

1 概 述

近年來，我國煤炭生產正在往大型化、機械化、集中化、自動化的方向發展，綜合機械化開采已經得到普遍推廣。但在綜合機械化開采中，經常會遇到一些石門影響煤礦的正常生產，增加了采出成本。要實現工作面連續回采，就必須跨石門，這樣就給工程技術人員帶來一個難題[1]。若采用充填技術跨石門，就會增加材料成本。若采用“搬家倒面”技術跨石門，不僅會損失大量的煤炭資源，且工作面搬家要停產2個月左右的時間。三匯一礦2 126工作面在跨+590 m南二石門時沒有采取傳統的“搬家倒面”、充填石門、頂板固化等技術，而是通過組織有關人員現場調查，采用了抬高工作面運輸平巷的技術，低成本且成功實施了跨石門回采。

2 工作面概況及地質條件

2.1 工作面概況

2 126工作面位于+590 m水平S2采區，該工作面走向長約301 m，傾斜長度約140 m。風巷位于+674 m高程，機巷位于

+606 m高程，為梯形斷面。該面上部南翼為已采的2124工作面，南部為正在布置的2 125工作面，北部、下部及上部北翼為未開采區域。覆蓋層厚度為422～439 m，覆蓋層厚，回采對地表設施影響小。

2.2 工作面地質條件

2 126綜采工作面煤層平均厚度2.58 m，煤層傾角22 °～

36 °，平均29 °，可采儲量14.9萬t；該煤層屬煤與瓦斯突出危險煤層，具有突出危險性，煤塵具有爆炸性危險。煤層為黑色，賦存穩定，質地疏脆，硬度較低。工作面直接頂為黑灰色薄層狀頁巖，平均厚度3.93 m。老頂為上部為深灰色細粒砂巖，中部為灰白色中粗砂巖，層理明顯，較硬，下部為深灰色細砂巖，層理明顯，屬二級，平均厚度為3.66 m。

水文地質條件較為簡單，僅有上部少量采空區積水沿頂、底板裂隙滲入該面。

最大涌水量5 m3/h，正常涌水量2 m3/h。根據該工作面機、風巷掘進情況表明，該面煤層層位正常，不會遇到大、中型地質構造。工作布置平、剖面圖分別如圖1、圖2所示。

3 跨石門回采方案的確定

3.1 石門安全保護巖柱留設計算

3.1.1 抬高垂距HD的計算

通過2126工作面平面布置圖和剖面布置圖我們可以得知要想用抬高工作面進風巷的方法使其過石門時既不充填石門又能保證回采到石門與工作面交叉點時液壓支架、采煤機、輸送機機頭、不下陷到石門內，首先就要保證最小安全巖柱HG達到某個最小值，其次要考慮傾斜煤柱CH要達到某個最小值，最后兩個最小值通過三角函數計算出的HD值取較大值就是我們要求得抬高垂距。

3.1.2 最小安全巖柱HGmin值的計算

根據2003年煤炭工業出版社出版的《采礦工程設計手冊》得知：

①HGmin=h1+h2+2h3=0.36+1.28+2×1.97=5.58 m

式中，h1——石門開挖后，自然冒落拱高度；

h2——工作面開采時，底板擾動塑性破壞高度；

h3——有效支撐巖柱高度，因為h3要受如工作面突然來水、采煤機開到下方機頭、原巷道支護、石門頂板突然發生淋水等各種因素的影響，取2倍安全系數。

3.3 抬高垂距的計算

由公式（1）計算出的HGmin換算得：

HD=5.58×cos29 °=4.88 m，

由公式（5）計算出的CHmin換算得：

HD=8.05×=3.9 m。

在這兩個值中取較大值，得HD為4.88 m。為了保證在實際生產中更加安全，將進風巷抬高到5 m。

4 工作面跨石門實施方法

4.1 支護方式

①在煤壁回采至絞車硐室20 m之前對絞車硐室底板進行硬化，硬化范圍為長5.45 m×寬2.44 m×高1.6 m，先采用大塊矸渣鋪底約800 mm，再在矸渣上平鋪一層廢舊水泥枕木，最后再用混凝土澆灌，施工隊必須保證澆灌混凝土達到要求，硬化上表面沿煤層底板自然傾角方向施工。

②工作面煤壁距2 126小斜坡絞車硐室20 m前，絞車硐室處錨網支護段采用3.5 m長的單體液壓支柱配合直徑200 mm×長1 200～2 200 mm的圓木梁頭“一梁二柱”進行加固。工字鋼架棚段，小斜坡采用1.8～2.2 m的工字鋼配合2.5 m單體液壓支柱“一梁三柱”的方式進行加固。

③工作面煤壁距2 126小斜坡絞車硐室20 m前，行人聯絡巷工字鋼架棚段，沿聯絡巷走向采用1.8～2.2 m的工字鋼配合2.5 m單體液壓支柱“一梁三柱”的形式進行加固。行人聯絡巷加固前必須先對機巷采用1m鉸接頂梁“一梁一柱”雙排沿走向打超前并超過行人聯絡巷10 m。

④工作面煤壁距2 126小斜坡20 m前，石門至小斜坡落平點位置必須采用工字鋼配合單體液壓支柱“一梁三柱”的形式進行加固，且打緊打牢抬棚。

4.2 加快工作面推進速度

采煤工作面調采務必會影響到正常的推進速度，因此各部門一定要加強工作面安全管理，加快采煤機的截割速度，提前搞好機電設備的日常保養和檢修，從而縮短采動壓力對石門及大巷的作用時間，減輕石門及大巷等所跨巷道的破壞程度。

5 結 語

實踐證明，該礦跨石門回采所需留設的石門最小安全保護巖柱高度是合理、有效的，可將其作為類似條件下跨石門回采的經驗數據。通過抬高工作面進風巷的方法跨石門回采，大大的提高了跨石門回采的安全性，并提高了跨石門回采的時間，降低了跨石門的施工難度。跨階段石門回采，保證了工作面較長的走向長度和連續回采，有效發揮了綜采的技術優勢。

參考文獻：

[1] 陳炎光，陸士良.中國煤礦巷道圍巖控制[M].北京：中國礦業大學出版 社，1994.

[2] 陳楓，孫敦永.綜采工作面跨石門開采安全巖柱的留設[J].煤炭科技，

2001，（1）.