《安全技术》之上、下层工作面的安全回采

上、下层工作面的安全回采 1问题的提出 鸡西矿业集团东海煤矿五采区是矿主力采区（占全矿产量的2/3），主要开采32#(采高1.5m)煤层和35#（采高1.7m）煤层，采区现有195、196两个高档采煤队，分别开采32#、35#层。32#、35#煤层间距50m，工作面单翼走向长1 000m，倾向长180m，倾角16，现已采至二水平以下四段600标高。由于底部35#煤层赋存条件优于顶部32#煤层，工作面正常推进速度底部层快于顶部层。近年来，矿内采取了多种途径加强顶部32#层开采，但由于条件制约，仍和底部层发生了重叠开采的矛盾。在煤炭企业推向市场后，对于生产矿井来说，任何一个采煤工作面的停产或减产将直接影响到企业的效益，蒙受巨大损失。如何科学合理地控制上下层工作面推进步距，控制采场顶板是解决矛盾的唯一途径。 2 采区状况和开采情况 五采区由于近年开采强度的加大，掘进工程滞后，采掘接续工程始终面临失调危险，195采煤队开采32#层左七工作面，开采2个月后，196采煤队在没有其它准备的情况下，搬进了底部35#层左五工作面。五采区32#层、35#层顶底板情况如表1。 表1 32#、35#煤层顶底板岩性 B5101.htm 图1 工作面平面布置示意图 两个压茬工作面布置情况，如图1。 在底部35#层左五工作5月份开采时，距顶部32#层走向步距66m，顶部32#左七工作面平均月进71.7m。底部35#层左五工作面平均月进80m。底部层工作面以每月平均8.3m的速度向顶部层工作面靠近。其后月末两个工作面开采步距为6月末34m、7月末25m、8月末21m、9月末13m、10月末13m、11月末20m，至11月末时新工作面出面，底部层采煤工作面搬家，结束上下层的同时开采。在重叠开采过程中，底部层工作面和两巷没有明显显现，顶部层工作面压力增大，同比以前支柱载荷、顶板下沉发生了不同程度的加大，上巷发生片邦，底鼓的巷道变形加大，压力也较大。 3 回采的理论依据 根据采场布置情况来看，顶部工作面开采对底部工作面开采影响小甚小，而底部层工作面的回采引起的采场垮落和超前压力将对顶部层工作面直接构成威胁。首先根据采场岩移情况初步确定两个工作面推进步距，如图2。 图2 采场岩移情况示意图 推进步距L=Htg=50tg75=13m，根据中间岩层下沉曲线沿工作面推进方向分为采动影响区和稳定区，采动影响区又分为充分采动影响区和变形区和微变形区。其次根据采场顶板冒落过程和冒落情况，可将岩层纵向分为冒落区，一沉压实区和稳定区。如图3所示。 图3 采场岩移情况示意图 顶板纵向冒落区的高度根据采高的高度确定h+h采1.5 h、h2h采21.73.4m，说明采场顶板从直接顶冒落，如直接顶厚小于2倍采高，从老顶来压时，顶板岩层冒落2倍采高后开始进入下沉压实阶段。另外，从采场顶板活动时间来分析，采场从直接顶冒落至老顶周期压平均20m工作面平均月推进度80m，也就是说从直接顶冒落至老顶下一个周期来压垮落需经过t=2030/807.5d。而老顶上方岩层由下至上活动的周期将更长。现假定底部层开采后，顶板冒落影响至顶部煤层自老顶周期来压开始，那么在此周期之内顶部工作面推进距离为71.7m7.5d/30=17.9m，由此可得两工作面推进步距4.9m。 最后，在考虑顶部层工作面不受底部层工作面开采引起的采场冒落、变形影响的同时，必须考虑两个采场应力的迭加，由于两个工作面均处在稳定区内回采，而且存在一定推进步距，采场应力不会发生实质性的垒加，在回采过程中确保安全按正常矿压的1.5倍进行管理。 4 回采的特殊措施 （1）确定压茬煤层间的推进步距，根据回采理论依据分析，为确保生产安全，把岩移时间作为安全系数，推进步距底线确定为13m；在生产中建立采场观测小组，每天汇报分析工作面推进情况，工作面支柱载荷和顶底板移近量，两巷压力和变形情况，在没有特殊的情况下逐天、逐米将推进步距放至底线。如果支柱载荷和顶底板移近量超过规定，立即停掉底部层工作面，采取其它方案。 （2）针对采场应力迭加，在开采过程中按1.5倍系数加强了支护强度，支柱加密，并在末排柱实行双柱切顶。工作面额外配备了50根工字钢长梁随时应对顶板变化。在两巷中将超前支护由20m延为50m，上巷延为100m，并上钢梁加强护顶。在开采过程中针对顶部层工作面上巷发生的片邦、底鼓现象成立了专门队伍进行清理维护。在压茬工作面推进步距接近底线时，在底部层工作面自上而下每隔10m砌3m宽矸石墙，来延缓顶板的冒落和变形。 5 结论 通过科学分析和具体实践