小煤窑破坏区域的回采技术

冀林杰

(山西汾西矿业集团柳湾煤矿,山西 孝义 032303)

阐述了受小煤窑破坏的综采工作面回采技术，分析了如何通过受小煤窑破坏形成的空巷支护技术、通风管理、安全事项等确保正常开采和安全生产。

小煤窑破坏区；空巷内维护；锚杆；安全

前些年，随着经济的快速发展,山西在“有水快流”思想的指导下，小煤窑如雨后春笋般冒了出来，山西小煤窑一度达到上万座。小煤窑回采率不足15%，每年都要破坏和浪费约20亿t煤炭资源。因此，对于如何安全有效地开采小煤窑破坏区，回收日益紧缺的煤炭资源，成为值得重点研究的课题。

山焦汾西柳湾煤矿位于山西省中部的孝义市西南，地跨阳泉曲和西泉两镇。柳湾煤矿井田属于霍西煤田的北端部分，井田走向长8.50 km，倾斜长12.67 km，井田面积为71.50 km2。该矿井受小煤窑破坏较为严重，本文以柳湾煤矿231127综放工作面为例进行论述。

1 工作面状况及地质概况

1.1 工作面概况

231127综放工作面位于柳湾煤矿三盘区后期，所采煤层为11#，回采工艺为综采放顶煤，采高2.5 m～2.6 m，沿底板推进。地面标高1 025.6 m～1 120.6 m，工作面标高896 m～934 m。工作面由北向南推进。工作面东北部紧邻渔湾村保安煤柱，西部分布庄里村小窑井筒及庄里村保安煤柱，东部分布有孝柱煤矿副井。一条由三河口村到渔湾的乡村柏油马路蜿蜒穿过工作面中部，工作面附近分布有才—52才—60才—56才—3才—4钻孔，钻孔目前封闭良好。

煤层赋存情况(见表1)：该面所采煤层为太原组11#煤层,含4层以上夹矸，夹矸厚0.03 m～0.20 m，煤层平均厚度4.90 m，煤层倾角1°～8°,属于缓(倾)斜煤层。工作面走向长830 m(可采780 m)，倾斜长160 m。

表1 煤层赋存情况

顶底板情况：老顶为K2石灰岩，厚度5.2 m，岩性特征为黑灰色、致密、坚硬。直接顶为页岩，厚度3.92 m，岩性特征为灰黑色页岩、性脆、易碎。直接底为高岭土泥岩、厚度5.4 m、岩性特征为灰白色泥岩、含铝质、遇水膨胀变软。

地质构造情况：该面煤层总体呈背向斜相间构造，煤层倾角1°～8°，属于缓(倾)斜煤层。

水文地质情况：1) 工作面地表主要受大气降水影响。雨季来临时，在沟谷低洼处存有少量积水；雨季过后，水流干涸。2) 工作面总体呈背向斜相间构造，老顶K2灰岩，节理裂隙发育，富含水性，且根据调查与实测，工作面后半部分布有孝柱小窑，西部分布有庄里小窑、庄里村东沟小窑(9#、10#煤被破坏，11#煤不同程度被破坏)。工作面遭小窑破坏严重，在掘进中多次与11#煤小窑空巷贯通，在掘进过程中材料巷揭露2条小窑空巷，运输巷揭露10条小窑空巷，预计在采空破坏区内有不同程度的积水。3) 该工作面内11#煤破坏严重，多为空巷冒落带，应加强对顶板的管理。4) 最大涌水量为30 m3/h，正常涌水量为3 m3/h。

1.2 小煤窑概况

根据小窑监管科调查，工作面东部分布有渔湾村北井、南井、三河口小窑、孝柱煤矿采空破坏区(采9#煤，越层越界开采10#、11#煤)，南部紧邻后期进风巷，西部为庄里村小窑采空破坏区(采9#煤，越层越界开采过10#、11#煤)，目前已经全部关闭。该工作面受小煤窑破坏侵入巷道10余条，形成空巷540 m，破坏范围196 m(走向，详见图1)，对回采造成了较大的困难。

2 空巷内支护工艺分析

根据现场实测，空巷示意图如图1。空巷内巷宽2.5 m～3.0 m、巷高2.3 m～2.7 m，原支护为架原木支护，原木直径16 mm～22 mm，局部已经冒落(如图LN段)。

图1 空巷示意图

按照空巷与工作面推进的顶板不同，大致分为2类，即，空巷与工作面层位大致在同一水平以及不在同一水平。

2.1 空巷与工作面层位大致在同一水平

此类空巷按照与工作面揭露后相交的方式不同，分为3类。

1) 工作面与空巷平行(如图1中CE段、FG段、OP段)。此类空巷与工作面揭露后，工作面空顶面积暴露较大，如果支护不到位，空巷顶板会整体下沉，往往会出现大面积漏顶。此类空巷的支护方式以木垛支护为主。提前揭露工作面30 m，在空巷内先补打锚杆支护，锚杆间排距为1 m×1 m。补打锚杆后，进行木垛支护。木垛采用长为1.5 m短棚板，木垛与木垛中-中2 m，木垛间架一架棚，一梁三柱。

2) 工作面与空巷45°斜交(偏差20°之内，如图1中PR、RJ段)。此类空巷与工作面揭露后，工作面空顶暴露面积一般。工作面揭露空巷后，煤壁锐角一侧(俗称小鼻子)。由于煤体面积较小，顶板极易拉槽，引起漏顶。此类空巷支护以木垛与架棚支护相结合。提前揭露工作面30 m，在空巷内先补打锚杆支护，锚杆间排距为1 m×1 m。补打锚杆后，进行木垛支护。木垛采用长为1.5 m短棚板，木垛与木垛中-中5 m，木垛间架棚，排距1 m，一梁三柱。

3) 工作面与空巷垂直(偏差20°之内，如图1中HM段、BF段)。此类空巷与工作面揭露后，工作面空顶暴露面积较小。工作面揭露空巷后，顶板较为完整。此类空巷支护以架棚支护为主。提前揭露工作面30 m，在空巷内先补打锚杆支护，锚杆间排距为1 m×1 m。补打锚杆后，进行架棚支护，排距1 m，一梁三柱。

4) 所有巷道交叉口(如图1中E、F点)以及向相邻巷内延伸2 m范围，施工木垛。

2.2 空巷与工作面层位不在同一水平(如图1中LN段)

空巷位于工作面上方时，必须先掌握空巷层位顶底煤厚度，将空巷内施工悬吊木垛。木垛最下一层棚板两端打眼，垂直空巷，采用6.3 m长锚索吊起，木垛最下一层与工作面顶板一致。工作面推进揭露后，支架顶梁挑住最下一层木垛棚板，防止顶板因不及时支护而引起的大面积漏顶。支护示意图如图2。

图2 支护示意图

3 通风管理

1) 在所有空巷密闭打开前，都必须制定措施，由通风区专业队伍施工。人员进入空巷内施工维护巷道时，可在巷内进入小风机，保证作业地点的通风安全。

2) 若出现风流短路情况(如图1中JN段)，在空巷内维护完毕后，两巷空巷口必须密闭，防止风流短路而引起的工作面风流不足。

3) 通风部分应定期观测工作面风量等漏风情况。

4 回采实践

4.1 空巷支护

工作面回采之前，提前空巷揭露30 m，将空巷内按照措施要求支护好。在回采过程中，巷内的单体液压支柱回收率达到了100%。在保证安全的情况下坑木复用率达到了48．7%。另外，通过采取一系列的安全技术措施，杜绝了顶板事故的发生，确保了安全生产。

4.2 伪斜开采

推进至接近于与工作面平行的小煤窑空巷时，可适当增加工作面前半部或者后半部的推进，使得工作面与空巷相交方式为斜交，最大程度地减少工作面与空巷的暴露面积。如图1中OP段，尽量加大工作面后半部(机尾)的推进力度，使得工作面交替进入应力区。

但是，此类方法一定要在保证工作面前、后溜子搭接正常的情况下进行。

4.3 矿压分析

根据矿压在线观测数据分析，过空巷期间，顶板压力活动较稳定。工作面通过CG、RL段时，顶板来压较为明显，周期来压提前，支架压力表局部达到35 MPa。在此范围内，工作面顶煤少放或者不放，以缓解顶板来压。

另外，空巷位置局部出现过漏顶情况，采取工作面人工勾顶措施后，支架顺利通过。

5 结束语

以往过空巷时，因重视不够，空巷内没有及时维护，且未探明空巷情况。工作面推进时，受到采动影响，空巷内一般均已冒落，给工作面的正常推进带来极大的困难。资料显示，2009年，柳湾矿三盘区某面遇同类空巷推进过程，平均1个月推进度仅为45 m左右，而现在的231127综放工作面平均推进度达到70 m左右。据统计，该面维护空巷共计使用坑木198方、左旋螺纹锚杆1 800余根及配套树脂、锚索使用约450 m。

根据小煤矿破坏区范围(走向196 m)，储量分析为，破坏范围回采储量=工作面长度×破坏范围走向长×煤层厚度×容重×回收率=160×196×4.9×1.4×85%=182 860.16 t，创造了良好的经济效益。