马脊梁矿小窑残采区资源复釆技术研究

翟艳君

（大同煤矿集团有限责任公司马脊梁矿，山西 大同 034400）

马脊梁矿侏罗系井田西部历史上的小窑密布，均采用落后的巷柱式采煤法，回采率极低，在开采过程中造成了大量资源浪费，使马脊梁矿侏罗系井田服务年限急剧缩短，安全生产受到很大的威胁。研究马脊梁矿小窑残采区资源复采显得越来越重要。为此马脊梁矿在侏罗系14-2#煤层408盘区8804工作面进行了小窑破坏区试采工作。

1 工作面概况

8804工作面煤层厚度较稳定，结构简单，煤层厚度2.70～3.30m，平均3.10m，工作面地层倾向SE，地层走向为38°，大体形态呈一宽缓的向背斜相间构造，倾角1°～6°，平均3°，属近水平煤层。与上覆11#层层间距为29～37m，平均为32m。工作面直接顶为粉细砂岩，灰色粉细砂岩互层，含有少量暗色矿物及植物化石，普氏硬度为5.0。

该工作面地质情况复杂，2804巷从皮带巷往里491m处见宽20m、深度0.7～1.7m一冲刷带。两巷共揭露24条断层，其中F4、F5、F9、 F14、 F17断层落差均在1.5m左右，对工作面回采影响较大。工作面一切眼至二切眼220m、二切眼向北约215m范围内小煤窑破坏程度相当严重，小窑空巷密布，对工作面回采影响很大。

2 工作面布置设计

在小窑破坏不规则区域如何合理布置工作面，形成完善的生产系统，做到资源的最大限度回收，是小窑破坏区复采能否成功的关键。

2.1 工作面巷道布置

在对小窑空巷进行调查分析后，根据小窑破坏区特点，设计8804工作面主要的回采巷道两条，采用“一进一回”布置方式。利用小窑其中一条主系统巷作为皮带顺槽，即2804巷于483.5m，5804巷于537.5m处巷道方位角由148°调整为173°，顺槽转角25°。为了保证回采过程中出煤连续性，保留及修理2条小窑空巷，用于安装刮板机和两部皮带机，共利用原小煤窑巷道长度314m。头顺槽修复小窑巷至702m处时遇小窑空巷，施工切眼完成工作面的布置。面内小窑巷道2800m，其中与推进方向近似的巷道10条，与切巷方向近似的巷道18条。

2.2 采煤工艺

工作面采用走向长壁式一次采全高后退式综合机械化开采方法，双滚筒采煤机割煤、装煤，可弯曲刮板输送机运煤，支撑掩护式液压支架维护工作面顶板，采用全部垮落法处理采空区顶板。

3 小窑破坏区灾害治理措施

3.1 顶板治理措施

3.1.1 小窑空巷支护方案

小窑破坏区使原始煤层应力状态重新分布，顶板围岩状况发生改变，顶板会产生无规律的较大动载和侧载。为防止基本顶形成“跨巷长关键块”，导致工作面来压强度增加，开采前需要对小窑空巷提前进行支护，支护方案为：

（1）小窑空巷规格为高×宽=2.5m×4.2m，需支护长度为1089m，采取“锚杆+锚索+金属网”联合支护，顶板锚杆使用Φ×L=18×2000mm左旋无纵筋螺纹钢锚杆，配套碟形垫、球形帽、塑料摩擦垫、铸钢托板和螺母，间距×排距=1000×1000mm，钢绞线规格为Φ×L=17.8×6000mm，间距×排距=3000×1600mm。共补打锚栓5466套，锚索726套。

（2）小窑联络巷规格为高×宽=2.5m×4.0m，需支护长度为1596m，采取“锚杆+锚索+金属网”联合支护，顶板锚杆使用Φ×L=18×2000mm左旋无纵筋螺纹钢锚杆，配套碟形垫、球形帽、塑料摩擦垫、铸钢托板和螺母，间距×排距=1000×900mm，钢绞线规格为Φ×L=17.8×6000mm，间距×排距=3000×1600mm。共补打锚栓9150套，锚索317套。

（3）小窑塌顶段规格为高×宽=2.5m×4.0m，需支护长度为115m，先采取“锚栓+锚索+金属网”联合支护顶板，再用“锚索吊挂11#工字钢梁、方木刹顶”做假顶。顶板锚杆使用Φ×L=18×2000mm左旋无纵筋螺纹钢锚杆，配套碟形垫、球形帽、塑料摩擦垫、铸钢托板和螺母，间距×排距=1000×900mm，钢绞线 规 格 为：Φ×L=17.8×6000mm，间 距×排距=3000×1600mm。木垛外形尺寸为长×宽=1.5m×1.5m，使用1500×200×200mm的方木。

3.1.2 工作面过小窑空巷时安全措施

（1）回采时小窑巷道超前支护为单体柱、π型钢梁棚式支护加每3m支设一个木垛，柱距1m，排距1.3m，超前支护长度20m；平行切巷的巷道超前30m提前支护，支护方式同上。

（2）工作面回采期间空巷地段超前移架，及时缩小端面距。

（3）在工作面与交叉空巷范围内增加走向抬棚、倾向抬棚联合支护超前控制顶板。

（4）加强检修，保证工作面设备正常运转，与小窑巷道割通后不停机连续推进，减少空巷顶板暴露时间。

（5）回采至距平行工作面空巷5～15m时调斜开采，使工作面逐渐割通空巷，减少工作面每次割通空巷的长度。

（6）提前核实空巷与工作面顶底板高差，若超过0.5m以上则提前10m调整生产工艺，确保割通空巷期间顶底板平缓过渡。

3.2 水害防治措施

该工作面地表有万家咀煤矿，其井筒已向下延伸，破坏了马脊梁矿408盘区。为防止掘进期间发生透水事故，采取井下超前物探与钻探相结合的方法探测老窑水。探水与掘进相互配合，不断重复轮替交叉前进，即探水—掘进—探水。2804巷掘进期间与小窑空巷探通，放水量3万余方。

该工作面上覆为马脊梁矿11#层8804工作面，11#层8804工作面回采前根据2014年地表物探结果施工地表验证钻孔1个，放水量2万余方，但不排除上覆采空区低洼处有积水。因此，在2015年7月12日至2016月2日28日对14-2#层8804工作面上覆采空区进行了探放水，共施工了7个探放水孔，放出17650m3水量，可以保证在回采期间安全生产。因此，解除了8804工作面在回采期间上覆采空区积水对该工作面的影响。

3.3 通风安全措施

马脊梁矿侏罗系14-2#煤层瓦斯含量低，但根据经验，在盲巷、小窑采空区仍存在局部瓦斯超限的可能性。掘进期间采用均压技术来预防小窑有害气体的泄出，工作面在回采前建立均压系统，开采期间为防止上覆采空区气体下泄，作好工作面的安全监测和检查工作，每班配备2名瓦斯检查员现场检查。开采前对每一条空巷两端进行了密闭，需超前支护时逐条打开密闭，排除有害气体后做2道调节风门控风，保证通风系统合理、风量可控。

4 结语

（1）在小窑破坏不规则区域合理布置工作面，形成完善的生产系统，重新支护小煤窑巷道2800m。通过对小窑破坏区进行顶板治理、水害防治、通风管理等综合举措，成功对小窑破坏区进行资源复采，安全回收煤炭36.5万t，为马脊梁矿在侏罗系煤层回收小窑破坏资源积累了经验。

（2）侏罗系14-2#层408盘区8804工作面作为马脊梁矿第一个在小窑破坏区域内开采的工作面，这一技术的成功应用，实现对工作面36.5万t的呆滞煤量进行回采，使资源破坏、贫化严重的侏罗系西部井田二次焕发了勃勃生机，延长了侏罗系的服务年限，缓解了全矿生产衔接紧张的问题，维护了矿井的稳定可持续发展，综合社会经济效益显著。