馬脊梁礦小窯殘采區資源復釆技術研究

翟艷君

（大同煤礦集團有限責任公司馬脊梁礦，山西 大同 034400）

馬脊梁礦侏羅系井田西部歷史上的小窯密布，均采用落后的巷柱式采煤法，回采率極低，在開采過程中造成了大量資源浪費，使馬脊梁礦侏羅系井田服務年限急劇縮短，安全生產受到很大的威脅。研究馬脊梁礦小窯殘采區資源復采顯得越來越重要。為此馬脊梁礦在侏羅系14-2#煤層408盤區8804工作面進行了小窯破壞區試采工作。

1 工作面概況

8804工作面煤層厚度較穩定，結構簡單，煤層厚度2.70～3.30m，平均3.10m，工作面地層傾向SE，地層走向為38°，大體形態呈一寬緩的向背斜相間構造，傾角1°～6°，平均3°，屬近水平煤層。與上覆11#層層間距為29～37m，平均為32m。工作面直接頂為粉細砂巖，灰色粉細砂巖互層，含有少量暗色礦物及植物化石，普氏硬度為5.0。

該工作面地質情況復雜，2804巷從皮帶巷往里491m處見寬20m、深度0.7～1.7m一沖刷帶。兩巷共揭露24條斷層，其中F4、F5、F9、 F14、 F17斷層落差均在1.5m左右，對工作面回采影響較大。工作面一切眼至二切眼220m、二切眼向北約215m范圍內小煤窯破壞程度相當嚴重，小窯空巷密布，對工作面回采影響很大。

2 工作面布置設計

在小窯破壞不規則區域如何合理布置工作面，形成完善的生產系統，做到資源的最大限度回收，是小窯破壞區復采能否成功的關鍵。

2.1 工作面巷道布置

在對小窯空巷進行調查分析后，根據小窯破壞區特點，設計8804工作面主要的回采巷道兩條，采用“一進一回”布置方式。利用小窯其中一條主系統巷作為皮帶順槽，即2804巷于483.5m，5804巷于537.5m處巷道方位角由148°調整為173°，順槽轉角25°。為了保證回采過程中出煤連續性，保留及修理2條小窯空巷，用于安裝刮板機和兩部皮帶機，共利用原小煤窯巷道長度314m。頭順槽修復小窯巷至702m處時遇小窯空巷，施工切眼完成工作面的布置。面內小窯巷道2800m，其中與推進方向近似的巷道10條，與切巷方向近似的巷道18條。

2.2 采煤工藝

工作面采用走向長壁式一次采全高后退式綜合機械化開采方法，雙滾筒采煤機割煤、裝煤，可彎曲刮板輸送機運煤，支撐掩護式液壓支架維護工作面頂板，采用全部垮落法處理采空區頂板。

3 小窯破壞區災害治理措施

3.1 頂板治理措施

3.1.1 小窯空巷支護方案

小窯破壞區使原始煤層應力狀態重新分布，頂板圍巖狀況發生改變，頂板會產生無規律的較大動載和側載。為防止基本頂形成“跨巷長關鍵塊”，導致工作面來壓強度增加，開采前需要對小窯空巷提前進行支護，支護方案為：

（1）小窯空巷規格為高×寬=2.5m×4.2m，需支護長度為1089m，采取“錨桿+錨索+金屬網”聯合支護，頂板錨桿使用Φ×L=18×2000mm左旋無縱筋螺紋鋼錨桿，配套碟形墊、球形帽、塑料摩擦墊、鑄鋼托板和螺母，間距×排距=1000×1000mm，鋼絞線規格為Φ×L=17.8×6000mm，間距×排距=3000×1600mm。共補打錨栓5466套，錨索726套。

（2）小窯聯絡巷規格為高×寬=2.5m×4.0m，需支護長度為1596m，采取“錨桿+錨索+金屬網”聯合支護，頂板錨桿使用Φ×L=18×2000mm左旋無縱筋螺紋鋼錨桿，配套碟形墊、球形帽、塑料摩擦墊、鑄鋼托板和螺母，間距×排距=1000×900mm，鋼絞線規格為Φ×L=17.8×6000mm，間距×排距=3000×1600mm。共補打錨栓9150套，錨索317套。

（3）小窯塌頂段規格為高×寬=2.5m×4.0m，需支護長度為115m，先采取“錨栓+錨索+金屬網”聯合支護頂板，再用“錨索吊掛11#工字鋼梁、方木剎頂”做假頂。頂板錨桿使用Φ×L=18×2000mm左旋無縱筋螺紋鋼錨桿，配套碟形墊、球形帽、塑料摩擦墊、鑄鋼托板和螺母，間距×排距=1000×900mm，鋼絞線 規 格 為：Φ×L=17.8×6000mm，間 距×排距=3000×1600mm。木垛外形尺寸為長×寬=1.5m×1.5m，使用1500×200×200mm的方木。

3.1.2 工作面過小窯空巷時安全措施

（1）回采時小窯巷道超前支護為單體柱、π型鋼梁棚式支護加每3m支設一個木垛，柱距1m，排距1.3m，超前支護長度20m；平行切巷的巷道超前30m提前支護，支護方式同上。

（2）工作面回采期間空巷地段超前移架，及時縮小端面距。

（3）在工作面與交叉空巷范圍內增加走向抬棚、傾向抬棚聯合支護超前控制頂板。

（4）加強檢修，保證工作面設備正常運轉，與小窯巷道割通后不停機連續推進，減少空巷頂板暴露時間。

（5）回采至距平行工作面空巷5～15m時調斜開采，使工作面逐漸割通空巷，減少工作面每次割通空巷的長度。

（6）提前核實空巷與工作面頂底板高差，若超過0.5m以上則提前10m調整生產工藝，確保割通空巷期間頂底板平緩過渡。

3.2 水害防治措施

該工作面地表有萬家咀煤礦，其井筒已向下延伸，破壞了馬脊梁礦408盤區。為防止掘進期間發生透水事故，采取井下超前物探與鉆探相結合的方法探測老窯水。探水與掘進相互配合，不斷重復輪替交叉前進，即探水—掘進—探水。2804巷掘進期間與小窯空巷探通，放水量3萬余方。

該工作面上覆為馬脊梁礦11#層8804工作面，11#層8804工作面回采前根據2014年地表物探結果施工地表驗證鉆孔1個，放水量2萬余方，但不排除上覆采空區低洼處有積水。因此，在2015年7月12日至2016月2日28日對14-2#層8804工作面上覆采空區進行了探放水，共施工了7個探放水孔，放出17650m3水量，可以保證在回采期間安全生產。因此，解除了8804工作面在回采期間上覆采空區積水對該工作面的影響。

3.3 通風安全措施

馬脊梁礦侏羅系14-2#煤層瓦斯含量低，但根據經驗，在盲巷、小窯采空區仍存在局部瓦斯超限的可能性。掘進期間采用均壓技術來預防小窯有害氣體的泄出，工作面在回采前建立均壓系統，開采期間為防止上覆采空區氣體下泄，作好工作面的安全監測和檢查工作，每班配備2名瓦斯檢查員現場檢查。開采前對每一條空巷兩端進行了密閉，需超前支護時逐條打開密閉，排除有害氣體后做2道調節風門控風，保證通風系統合理、風量可控。

4 結語

（1）在小窯破壞不規則區域合理布置工作面，形成完善的生產系統，重新支護小煤窯巷道2800m。通過對小窯破壞區進行頂板治理、水害防治、通風管理等綜合舉措，成功對小窯破壞區進行資源復采，安全回收煤炭36.5萬t，為馬脊梁礦在侏羅系煤層回收小窯破壞資源積累了經驗。

（2）侏羅系14-2#層408盤區8804工作面作為馬脊梁礦第一個在小窯破壞區域內開采的工作面，這一技術的成功應用，實現對工作面36.5萬t的呆滯煤量進行回采，使資源破壞、貧化嚴重的侏羅系西部井田二次煥發了勃勃生機，延長了侏羅系的服務年限，緩解了全礦生產銜接緊張的問題，維護了礦井的穩定可持續發展，綜合社會經濟效益顯著。