综采工作面的安全高效作业规划

张同国

（山西新景矿煤业有限责任公司，山西 阳泉 045000）

1 工作面概况

阳泉煤业集团新景矿煤业有限责任公司芦南二区3213综采工作面位于525水平，埋藏深度为450～490m。工作面走向长1533m，倾斜长222～231m，面积351880m2。工作面所采3#煤层大部分厚度稳定，仅中南部的冲刷区局部煤层厚度变化较大，结构简单，一般含1层夹石；煤层以镜煤、亮煤为主，内生裂隙发育。煤层厚度为1.62～2.88m，煤层倾角2～11°，可采指数1；变异系数12.5%，储存稳定。基本顶为4.61m的灰白色的细粒砂岩，成分以石英为主，长石次之，局部冲蚀下部岩层与3#煤直接接触；直接顶为1.25m的灰黑色砂质泥岩，含植物化石，局部受老顶砂岩冲蚀不存在。直接底为1.6m的灰黑色砂质泥岩，富含植物化石碎片，上部含砂量较小，有时相变为泥岩。

2 水文地质条件

芦南二区3213综采工作面最大涌水量为5.0m3/h，正常涌水量为1.5m3/h。在进、回风巷低洼处（进风巷距切巷20m、412m、1305m处；第二辅助进风巷距切巷315m、1000m处）各施工一临时水仓，水仓规格为长2.0m×宽1.5m×深1.3m，并配备排水能力不小于10.0m3/h的排水泵。排水线路：工作面临时水仓→二区煤层轨道巷→二区岩层轨道巷水沟→轨道北大巷水沟→南上轨道巷→芦南中央水仓。

工作面北为倾向SE的单斜构造，倾角在2～6°之间；中部为倾向E的单斜构造，倾角在2～5°之间；南部为一轴向NW的向、背斜组合褶曲构造，两翼倾角在3～11°之间。工作面为突出煤层，盖山厚度较大且发育多处冲刷区及多个断裂构造，初采阶段处于冲刷区，瓦斯含量较大，需严格执行防突措施。回风侧距切巷1105m处存在一坑透预测陷落柱，陷落柱边缘顶板破碎，瓦斯含量可能增大，届时应加强顶板管理和瓦斯监测，严格执行防突措施。由于东部7211工作面已回采，回采过程中矿压显现较为突出，要切实加强进风巷端头及超前支护。

3 顶板管理

3.1 工作面顶板管理

芦南二区3213工作面选用ZY6400-17/31D、ZC8000-17/31型支架控制工作面顶板。根据支架选型计算，本工作面支架选型合理，该型支架最小控顶距4.2m，最大控顶距5.0m，端面距0.34m。

3.2 顺槽顶板管理

进风端头及第一辅助进风端头采用一对(两趟)4.4mП型钢梁跨溜抬棚，正常情况下，一梁不少于4柱，柱距不大于1.0m。进风超前从采线向外100m范围内采用2趟П型钢梁支护顶板（采帮侧和煤柱帮侧各1趟），进风超前支护总距离始终不小于100m。要求柱距1.0m，单体柱距钢梁梁头距离为0.2m，一梁五柱。第一辅助进风超前从采线向外30m范围内采用在原巷道W钢带之间平行于W钢带支打4m或3.5mП型钢梁管理顶板，具体布置：一梁三柱，排距0.8m，距采帮侧梁头0.3m处支设第一根单体柱，距煤柱帮侧梁头0.3m处支设第二根单体柱，距采帮侧单体柱0.8m处支设第三根单体柱，第一辅助进风超前支护总距离始终不小于30m。

过地质构造、顶板破碎、应力集中区以及停采前的顶板管理必须根据现场实际另行编制专项措施。

3.3 矿压观测

支架支护阻力观测目的，主要为了解本采煤工作面顶板运动规律及顶板对支架产生的压力特征，确定顶板初次来压和周期来压强度[1-2]，掌握综放面的矿压显现规律。观测内容：（1）支架受力。主要是左、右立柱受力测定，但同时也要对工作面支架支护情况、顶板状况、煤壁情况进行详细检查并留有记录；（2）两巷及留巷的顶底板变形及移近量观测。在工作面及两端头处进行顶板稳定性统计，每天统计一次，统计内容有支架接顶、片帮深度、端面顶板冒落情况、顶板跨落情况等。

3213综采工作面共安装155架液压支架，工作面155架每架支架一根立柱有压力传感器，支架压力通过压力传感器传入控制泵站控制中心，控制中心对工作面支架压力情况进行实时监测。进、第一辅助进风巷道距离机头尾5m、10m、20m处各安设一块YHY-60型单体柱矿压表。队技术员对控制中心数据进行采集，每7天采集一次，所采数据由生产科矿压组进行处理。生产科矿压组进行井下所采集数据的分析，并根据数据、报表和曲线图，以书面形式写出分析总结和顶板来压预测预报。矿压观测人员在观测时，如发现监测仪器损坏要立即进行更换。

进风从工作面采线开始往外5m、10m、15m、30m、50m、80m、125m处各布置一观测站（共7站），观测站根据工作面的推进度倒替前移，每3～4d对巷高、巷宽观测一次，并做好记录及时报回矿压组。第一辅助进风从工作面采线开始往外5m、10m、15m、30m、50m、80m、125m处各布置一观测站（共7站），观测站根据工作面的推进度倒替前移，每3～4d对巷高、巷宽观测一次，并做好记录及时报回矿压组。根据液压支架支护质量动态监测、顶底板变形及移近量观测数据，矿压组要及时对顶板来压情况进行分析，包括来压步距等，确保安全生产。

4 通风及防尘系统

4.1 通风系统

工作面第一辅助进风巷与回风巷一横贯设风窗、风门，第一辅助进风巷一横贯与回风瓦斯绕巷设两道风门。工作面共设计有4条通风巷道：1条进风巷、1条第一辅助进风巷、1条第二辅助进风巷、1条回风巷。预计3213综采工作面风排瓦斯量12.26m3/min，预计抽放量（邻近层与采空区抽放）为45.44m3/min，总涌出量为57.70m3/min。3213综放工作面瓦斯来源，小部分为工作面本煤层瓦斯，大部分为顶板垮落后的上邻近层和采空区抽放瓦斯涌出。

工作面投产前，必须具备正规的通风系统，本面配风量2605m3/min，如遇瓦斯涌出增大等变化时，及时调整风量。开采期间工作面设置两名瓦检员，一人为跟机瓦检员，一人巡回检查工作面各检测点的瓦斯浓度，瓦检员实行“三检查”、“三汇报”及工作面“手拉手”交接班制度，严禁空班漏检，虚报假报瓦斯。所有人员进出回风巷时，严禁将两道风门同时打开，以免风流短路造成工作面瓦斯超限，若风门关闭不严或其他通风设施受损要及时通知通风工区修复。

4.2 综合防尘

在整个防尘供水管线上安装过滤器，保证喷雾水质，配备喷雾泵，工作面采煤机、生产溜的供水必须配备加压泵，并铺设单独供水管路，确保水压在3.0～5.0MPa，采煤机必须安装并使用内、外喷雾装置[3]。采用高压喷雾降尘技术，要有独立的高压防尘供水系统，割煤时必须喷雾降尘，内喷雾压力不得小于2MPa，外喷雾压力不得小于4MPa，喷雾流量应与机型相匹配。外喷雾必须是外力引射的，能覆盖全滚筒。压力达不到时必须增设加压泵。无水或喷雾装置损坏时必须停机，并使用二次负压降尘装置。

工作面进第一辅助进风巷铺设消防管路（可与消尘管路共用），进风巷每隔50m要设一组三通阀门，第一辅助进风巷每隔50m要设一组三通阀门。工作面在生产期间，回采队要及时回收进风巷及落山支护材料，锚杆、锚索支护巷道要及时退锚，保证顶板充分塌落，使风流合理畅通。灭火沙箱无底，沙量不少于0.5m³。灭火器数量：设备列车、皮带机头、皮带机尾、油脂库每处不少于两个。同时配备3～5个灭火器，储存在工作面备件库。

5 小结

综采工作面的安全高效开采是系统化工程。新景矿煤业根据3213综采工作面的实际地质条件，对顶板管理、矿压观测、通风防尘等各环节进行了总体规划，有效保证了工作面的顺利安全开采。