采空区下综采工作面回采技术研究

采空区下综采工作面回采技术研究

朱云龙

国家能源集团神东柳塔煤矿内蒙古鄂尔多斯市017200

摘要：在回采过程中易出现动载矿压现象，造成支架压死等事故，而且工作面顶板大面积垮落会导致上覆采空区中大量有害气体涌入工作面，可能发生人员窒息事故，并且上覆采空区局部存在积水，可能导致水害。

关键词：综采；矿压；回采；规律；

综合机械化采煤工艺得到了迅速发展，但随着矿井机械化开采程度的加大，矿井服务年限在逐年缩短，为提高资源回收率，矿井、采区边界煤柱或受地质构造影响的煤层的开采被排上日程，由于受自然地质条件的影响，又要考虑资源的回收率，这些工作面处于积水采空区下，给综合机械化开采技术的应用带来难度，研究和探索积水采空区下综采工作面回采工艺和技术管理对于提高矿井资源回收率，延长矿井服务年限具有重要意义。

一、矿压观测

为了确保工作面推进过程中顺利通过煤柱，应及时监测巷道顶底板和两帮的位移，及时掌握工作面回采影响阶段煤柱下巷道的矿压显现规律，并根据煤柱外巷道的矿压规律，制定合理措施保证工作面顺利通过。在实际监测过程中，通过观测煤柱下、煤柱边缘及煤柱外巷道的表面位移确定巷道顶底和两帮处的实际位移量。

1.测点布置。测点分布：共设置3个固定监测站：煤柱中心、出煤处边缘以及工作面两顺槽至煤柱中心40m处。位移基点应垂直于顶底板设置，距采帮20mm处。边帮测点设置在煤壁中心且两侧对中，整体呈“十”字排布。测试周期：总时长30d，顶板稳定时为测量2次/周，回采动压影响期改为1次/d。

2.监测结果某工作面在其正、副两巷分别设置了三个监测站，但由于实际生产过程中正巷处的三个测试站受到运输机、破碎机及转载机的干扰，无法取得正确和完整数据。现只将副巷处采集的表面位移数据进行汇总和整理。

二、顶板管理

1.采高确定和控制。过上覆集中煤柱时采高最低3.8m，比正常回采时采高大，须防止顶板形成冲击压力后造成立柱瞬时下沉，行程量小导致支架压死事故。采煤机司机割煤过程中控制采高时应采取沿顶割底的措施，保证顶板完整性。

2.及时回撤联络巷处单体液压支柱，最后1根回撤时间不得滞后于支架立柱的前移;及时在端头挂挡风帘，保证过联络巷时起到挡风作用。

3.在上覆集中煤柱区段回采过程中支架工要跟采煤机前滚筒拉架控制顶板，遇顶板破碎时采用带压移架或擦顶移架的方式减少对顶板的破坏，并采用拉超前架等方式人为控制梁端距，保证梁端距不大于580mm，防止架前漏矸，当梁端距超过580mm时，采取拉超前架的方法进行控制。

4.掌握工作面顶板完整程度，及时预测周期来压时间，观测顶板离层、采空区顶板是否正常垮落等矿压现象;保证采煤机运行良好，及时收回护帮板，保证收护帮板距前滚筒不得超过10架，操作人员站在距滚筒6～8m外，防止片帮伤人，工作面采用沿顶割底方法控制采高，挖底高度每次不大于100mm;正常生产过程中滞后采煤机前滚筒2个支架位置进行移架，滞后支架由推溜工补齐，推溜工推移刮板运输机不得滞后采煤机10个支架的距离，及时打出护帮板，护帮板不得滞后采煤机后滚筒10个支架距离，当工作面来压或顶板破碎时采用带压移架或擦顶移架方式，减少对顶板的影响程度;超前维护工要保证工作面巷道超前支护效果;工作面所有人员不得在超前支护范围内停留。

5.保证工作面支架初撑力达到要求，如初撑力达不到要求应及时进行二次补压，保证其达到要求。

6.过上覆集中煤柱期间合理控制机头、机尾的超前或滞后距离，31201工作面巷道长1865m，工作面遇到特殊情况需要调斜采煤机时应控制好采煤循环，调斜角度控制在1.0°～2.5°，两端头进尺相差最大不得超过13.7m。

三、矿压显现规律分析

1.巷道顶底板位移。回采动压影响阶段，第3测站所测相对位移量为40mm，相对移动速度为7mm/d，相对位移量及相对移动速度都较小，呈现稳定趋势。因此可判断，由于第3测站距离煤柱中心位置较远，所以其所承受的上覆采空区压力较小。第1测站相对位移量为330mm，为第3测站所测数值8.25倍；相对移动速度为40mm/d，为第3测站的5.7倍。此外，根据现场情况来看，当工作面推进至距煤柱中心20m，第1测站所处巷道矿压显现明显且出现顶板下沉。当工作面推进至距煤柱中心10m处，第1测站所处巷道发生较大的顶板下沉，且顶板处移动平均速度达到最大值150mm/d。第2测站所测顶底板相对位移量为150mm，介于上述两测站所测数值之间，相对移动速度与第3测站测量数据基本相近，矿压基本较为稳定。此外，根据现场情况来看，当工作面推进至距煤柱中心位置时，巷道顶板下沉明显，且该时间段测得的相对移动速度升至98mm/d。整个监测周期内，顶板下沉明显，无明显底鼓现象。

2.巷道两帮位移。回采动压影响阶段，第2测站和第3测站两帮相对位移量略有区别，分别为90mm、70mm，而相对移动速度的变化基本一致，最高峰值时为48mm/d，平均移动速度分别为8mm/d和12mm/d，相对移动速度较大。判断可能受到支护方式影响：工作面采用钢棚支护，未采用主动的锚杆支护，两帮开始发生位移后，棚架才开始承受压力，并且棚腿所受侧压随位移量增大而增加；第3测站处采用木锚杆护帮，效果较差，菱镁托板开裂且出现多数断裂，未起到实际侧向支护效果。回采动压影响阶段第1测站所测位移量为480mm，远远高于其他两个测站所测位移量。此外，根据现场情况来看，当工作面推进至距1测站50m处，相对移动速度达到255mm/d，随后相对移动速度趋于稳定，平均移动速度约为40mm/d。主要原因为：W钢带锚杆联合密集锚索支护，能有效防止巷道顶板继续下沉，但压力逐渐向两帮传递，由于侧向支护方式的原因，两帮相对位移量较大。

3.观测结果分析。（1）通过对工作面副巷煤柱下、煤柱边缘及煤柱外巷道处监测所得位移数据分析，所体现的矿压显现规律为：煤柱所受最大应力出现在煤柱中心线，煤柱边缘巷道处受应力较小，至煤柱外采空区下巷道处最低。（2）工作面推进至煤柱50m处，煤柱带顶板开始受到周期性来压的影响，并逐渐明显。当工作面推进至煤柱下方，煤柱中下方巷道顶板所受支架阻力很大，且顶板出现明显下沉，可判断煤柱中部基本顶遭受破坏，为避免冒顶事故的发生应及时采取措施。（3）进一步加强煤柱下巷道的支护。巷道掘进过程中通过锚索对煤柱及其两侧进行加固，对巷道两帮架棚设置金属锚杆，保证回采时顶板稳定。（4）实践过程中，当工作面过煤柱时及时调整割煤机机头、机尾调斜开采，同时使机头、机尾与煤柱保持5m的错距。至煤柱边缘5m处时将采高降为2.7m，至煤柱中部降为2.5m，同时提高推进速度，调整循环推进度快速通过煤柱，效果较好。（5）工作面通过煤柱时的支护应减少下降加快拉架速度，或者带压拉架，交错拉移。同时可采用单体液压支柱配合，确保顶板的支撑，避免产生大面积冒顶事故。

4.防止顶板事故措施。（1）巷道过采空区段，要“敲帮问顶”及时处理掉活矸危岩，确保巷道安全，防止片石伤人事故。（2）减少循环进度，每循环进度不超过1.2m，架棚支护时，每循环进度不超过0.6m，掘一棚支护一棚，严禁空顶作业。为了避免冒顶事故的发生，永久支护要紧跟工作面，不留空顶距。（3）施工前，要备好充足的物料，若发生冒顶，要等顶板稳定后再处理。

总之，通过对综采工作面过煤柱影响区开采的巷道围岩变形数据观测和分析，总结了矿压显现的一般规律。实践证明，对工作面过煤柱影响区开采时矿压规律的掌握，可有效保证综采工作面的正常安全推进。

参考文献：

［1］赵敏武.分层综采矿山压力显现规律探析.2017.

［2］武宏宇.浅谈采空区下综采工作面回采技术研究.2017.