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摘 要 根据我矿复采3号煤层在顶板支护、探放老空积水、通风、瓦斯防治、自然发火等管理方面摸索、总结出了一套切实可行的施工方法，解决了公司因受优质煤炭资源枯竭现状困扰，为同类矿井的生产时间提供了非常有价值的参考。
关键词 整合煤矿；煤层复采；技术
中图分类号：TD823 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）24-0069-02
1 煤层复采概述
1）必要性。
山西省长治县境内的3号煤为特低硫、中灰、低磷、高热值贫煤，是优质动力煤。由于矿井整合前开采技术生产工艺落后，开采无序，“以掘代采”、“剥采”等方式，资源回收率极低，煤炭资源的浪费。随着煤炭市场的持续遇冷，优质资源逐渐枯竭，企业利润降低，企业要可持续发展，对3号煤层进行复采具有重要意义。
2）可行性。
3号煤层位于山西组下部，上距下石盒子组底砂岩（K8）38.35 m，下距K7砂岩8.37 m左右，煤层厚度4.90～5.75 m，平均5.33 m，属稳定可采煤层。其直接顶板为灰黑色泥岩，厚度
5 m左右，极限抗压强度为23.8～29.4 MPa，属软质岩石，稳固性较差，容易冒落；老顶为厚层砂岩，极限抗压强度为44.8～53.7 MPa，属中等坚硬岩石，稳固性较好；底板为灰黑色泥岩、砂质泥岩。这种顶板特性是回采后顶板非常容易冒落，泥岩有遇水泥化、膨胀、容易压实的特点，经过3-6个月沉积、压实容易形成再生顶板，另外3号煤层瓦斯鉴定为低瓦斯，自燃倾向为Ⅲ类，属不易自燃煤层，为复采提供了非常有利的条件。
3）遵循的原则。
顶板、水、通风、瓦斯、自然发火等不安全因素的存在，给复采工作带来很大的危险。复采必须遵循以下原则。一是以安全生产为前提，以先进的开采技术为有效手段，制定合理的、有效的、具有可操作性施工方案，确保安全生产。二是遵循资源回收率增加的原则，延长矿井的挖掘年限。三是平衡好安全与效益的矛盾，获取利润最大。
2 煤层复采安全施工对策分析
1）积水的管理。
复采前，先探后掘进、先治理后，充分了解工作面前方积水、积气、煤层自然情况以及地质条件，为制定和落实施工措施做好准备。
①资料收集。
技术人员要全面搜集图纸资料，认真研究各种信息，综合分析、判断，准确地确定复采区采掘情况，标定好积水线、警戒线、探水线，为更有效地做好探放水工作夯实基础。
②探放水措施。
掘进施工前，按照探放老巷水的要求进行探水钻孔设计，加密钻孔，保持不小于30米的超前钻孔，以掌握工作面推进前方存在的空巷中积水和瓦斯情况。为避免长距离超前钻探盲区的存在，要进行辅助短距离超前钻探，钻眼深度不小于20米，保持不小于10米的超前钻孔。掘进至空巷前，要每班进行钻探，严密观察工作面渗水情况，如出现异常，必须停止作业，进行安全排除。
2）顶板支护管理。
①巷道布置方式。
优化巷道布置，避免将掘进巷道布置在复采区煤柱、构造等应力集中区，巷道断面在满足通风、运输、行人、检修、管路安装、巷道变形等要求下尽量缩小巷道断面。
②支护方式。
复采区大部分区域顶板遭到采动破坏，采空区尽管经过长时间的沉积、压实，根据不同的地段采取以下支护措施。
实体煤区：采用以锚杆为基本支护的主动支护。利用工程类比、理论计算、数值模拟等方式综合比较确定支护参数，选择支护材料进行支护。
形成再生顶板的采空区：由于再生顶板的软弱性和不完整性，锚杆、锚索不容易锚固在坚硬顶板中，优选工字钢钢架支护。用不低于11号工字钢，钢架连成一体，铺菱形网，用木料或水泥背板背实顶帮，增强钢架稳定性。根据压力值，选棚间距600 mm-800 mm。掘进期合理布置放炮参数或综掘机循环进度，避免对顶板造成大的破坏和空顶时间，防止冒顶事故发生。如顶板十分软弱，预先打锚杆、钢钎超前支护，如效果不佳，可考虑使用注浆锚杆进行注浆加固顶板；临时支护可用前探梁，有条件的单位可以利用液压泵用液压单体进行临时支护。液压单体支护及时性、安全性更高。
断面较大、应力集中区：该区域使用三岔门、四岔口支护，根据顶板完整情况可以采用双抬棚支护或锚索梁支护。
没有冒实的空区支护：掘进施工除按以上的支护方式外，巷道两侧要支设木垛进行支护。木垛应靠至前方工作面，间距不大于3 m；两木垛之间空顶部分应用圆木横搭于木垛顶部，横梁间距不大于1.2 m，并与木垛连为一体，保证支护的有效强度。支打木垛时应采取先支打一定数量的戴帽木点柱或液压单体临时支护护身，严禁空顶作业，如条件允许，可考虑垒矸石墙进行支护。
揭露老巷：当掘进距离空巷5 m时，应加强掘进巷内的临时、永久性的支护，并及时利用探孔释放瓦斯。要浅打眼、少装药、放小炮，尽量避免震动围岩或因爆破引起冒顶；爆破前永久支架紧跟到工作面迎头，爆破后及时架设临时支护，若难以控制和管理顶板，改用手镐方法掘进。
3）通风、防灭火管理。
①瓦斯管理。
全面了解煤层瓦斯涌出量并合理选择通风机。选择通风机要留有一定的备用系数，保证在异常情况下通风量能有效稀释瓦斯、不超限。排放老巷、采空区瓦斯时严格按《规程》要求制定专门措施、预案排放瓦斯。采掘作业时，如钻孔内瓦斯含量较大，则要停止工作面作业，在煤壁靠近支架顶梁处加打钻孔，利用钻孔提前释放瓦斯及其它有害气体，直至瓦斯值达标方可施工。
②通风、防灭火管理。
及时密闭所有揭露巷道和采空区，自然发火严重的区域必须进行筑墙密闭；对煤层酥软或岩层冒落不实存在漏风的地段要进行喷浆封堵，必要时进行壁后注浆加固。
3 实效分析
通过以上管理，我矿复采区掘进安全施工进尺1138 m，揭露老巷26条，过采空区160 m，截止目前已安全采煤25万吨。这一施工方案符合我矿的地质条件，使煤炭资源回收率提升到80%以上。
4 几点补充说明
1）该施工措施和方案适合回采后冒落较好、容易形成再生顶板的软岩类顶板，特别适合泥岩类容易泥化、沉积的顶板；对于结构完整，冒落性不好的砂岩、灰岩等，容易形成块状矸石的顶板还需要进一步的探索。
2）回采设备选型尽量选择支架顶梁带有伸缩梁、护帮板的支架，以便能在采煤机割煤后及时超前护顶、护帮，防止冒顶、片帮。
3）针对顶板十分软弱和破碎极易发生冒顶事故的区域，可采用工作面机道内支设单体支柱护顶或打锚杆、钢钎超前支护。
4）回采期间，工作面也要进行超前探水，防止采煤时工作面突水事故发生。
参考文献
[1]何满潮，等.中国煤矿锚杆支护理论与实践[M].北京：科学出版社，2004.
[2]徐永圻.煤矿开采学[M].中国矿业大学出版社，2009.
关键词 整合煤矿；煤层复采；技术
中图分类号：TD823 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）24-0069-02
1 煤层复采概述
1）必要性。
山西省长治县境内的3号煤为特低硫、中灰、低磷、高热值贫煤，是优质动力煤。由于矿井整合前开采技术生产工艺落后，开采无序，“以掘代采”、“剥采”等方式，资源回收率极低，煤炭资源的浪费。随着煤炭市场的持续遇冷，优质资源逐渐枯竭，企业利润降低，企业要可持续发展，对3号煤层进行复采具有重要意义。
2）可行性。
3号煤层位于山西组下部，上距下石盒子组底砂岩（K8）38.35 m，下距K7砂岩8.37 m左右，煤层厚度4.90～5.75 m，平均5.33 m，属稳定可采煤层。其直接顶板为灰黑色泥岩，厚度
5 m左右，极限抗压强度为23.8～29.4 MPa，属软质岩石，稳固性较差，容易冒落；老顶为厚层砂岩，极限抗压强度为44.8～53.7 MPa，属中等坚硬岩石，稳固性较好；底板为灰黑色泥岩、砂质泥岩。这种顶板特性是回采后顶板非常容易冒落，泥岩有遇水泥化、膨胀、容易压实的特点，经过3-6个月沉积、压实容易形成再生顶板，另外3号煤层瓦斯鉴定为低瓦斯，自燃倾向为Ⅲ类，属不易自燃煤层，为复采提供了非常有利的条件。
3）遵循的原则。
顶板、水、通风、瓦斯、自然发火等不安全因素的存在，给复采工作带来很大的危险。复采必须遵循以下原则。一是以安全生产为前提，以先进的开采技术为有效手段，制定合理的、有效的、具有可操作性施工方案，确保安全生产。二是遵循资源回收率增加的原则，延长矿井的挖掘年限。三是平衡好安全与效益的矛盾，获取利润最大。
2 煤层复采安全施工对策分析
1）积水的管理。
复采前，先探后掘进、先治理后，充分了解工作面前方积水、积气、煤层自然情况以及地质条件，为制定和落实施工措施做好准备。
①资料收集。
技术人员要全面搜集图纸资料，认真研究各种信息，综合分析、判断，准确地确定复采区采掘情况，标定好积水线、警戒线、探水线，为更有效地做好探放水工作夯实基础。
②探放水措施。
掘进施工前，按照探放老巷水的要求进行探水钻孔设计，加密钻孔，保持不小于30米的超前钻孔，以掌握工作面推进前方存在的空巷中积水和瓦斯情况。为避免长距离超前钻探盲区的存在，要进行辅助短距离超前钻探，钻眼深度不小于20米，保持不小于10米的超前钻孔。掘进至空巷前，要每班进行钻探，严密观察工作面渗水情况，如出现异常，必须停止作业，进行安全排除。
2）顶板支护管理。
①巷道布置方式。
优化巷道布置，避免将掘进巷道布置在复采区煤柱、构造等应力集中区，巷道断面在满足通风、运输、行人、检修、管路安装、巷道变形等要求下尽量缩小巷道断面。
②支护方式。
复采区大部分区域顶板遭到采动破坏，采空区尽管经过长时间的沉积、压实，根据不同的地段采取以下支护措施。
实体煤区：采用以锚杆为基本支护的主动支护。利用工程类比、理论计算、数值模拟等方式综合比较确定支护参数，选择支护材料进行支护。
形成再生顶板的采空区：由于再生顶板的软弱性和不完整性，锚杆、锚索不容易锚固在坚硬顶板中，优选工字钢钢架支护。用不低于11号工字钢，钢架连成一体，铺菱形网，用木料或水泥背板背实顶帮，增强钢架稳定性。根据压力值，选棚间距600 mm-800 mm。掘进期合理布置放炮参数或综掘机循环进度，避免对顶板造成大的破坏和空顶时间，防止冒顶事故发生。如顶板十分软弱，预先打锚杆、钢钎超前支护，如效果不佳，可考虑使用注浆锚杆进行注浆加固顶板；临时支护可用前探梁，有条件的单位可以利用液压泵用液压单体进行临时支护。液压单体支护及时性、安全性更高。
断面较大、应力集中区：该区域使用三岔门、四岔口支护，根据顶板完整情况可以采用双抬棚支护或锚索梁支护。
没有冒实的空区支护：掘进施工除按以上的支护方式外，巷道两侧要支设木垛进行支护。木垛应靠至前方工作面，间距不大于3 m；两木垛之间空顶部分应用圆木横搭于木垛顶部，横梁间距不大于1.2 m，并与木垛连为一体，保证支护的有效强度。支打木垛时应采取先支打一定数量的戴帽木点柱或液压单体临时支护护身，严禁空顶作业，如条件允许，可考虑垒矸石墙进行支护。
揭露老巷：当掘进距离空巷5 m时，应加强掘进巷内的临时、永久性的支护，并及时利用探孔释放瓦斯。要浅打眼、少装药、放小炮，尽量避免震动围岩或因爆破引起冒顶；爆破前永久支架紧跟到工作面迎头，爆破后及时架设临时支护，若难以控制和管理顶板，改用手镐方法掘进。
3）通风、防灭火管理。
①瓦斯管理。
全面了解煤层瓦斯涌出量并合理选择通风机。选择通风机要留有一定的备用系数，保证在异常情况下通风量能有效稀释瓦斯、不超限。排放老巷、采空区瓦斯时严格按《规程》要求制定专门措施、预案排放瓦斯。采掘作业时，如钻孔内瓦斯含量较大，则要停止工作面作业，在煤壁靠近支架顶梁处加打钻孔，利用钻孔提前释放瓦斯及其它有害气体，直至瓦斯值达标方可施工。
②通风、防灭火管理。
及时密闭所有揭露巷道和采空区，自然发火严重的区域必须进行筑墙密闭；对煤层酥软或岩层冒落不实存在漏风的地段要进行喷浆封堵，必要时进行壁后注浆加固。
3 实效分析
通过以上管理，我矿复采区掘进安全施工进尺1138 m，揭露老巷26条，过采空区160 m，截止目前已安全采煤25万吨。这一施工方案符合我矿的地质条件，使煤炭资源回收率提升到80%以上。
4 几点补充说明
1）该施工措施和方案适合回采后冒落较好、容易形成再生顶板的软岩类顶板，特别适合泥岩类容易泥化、沉积的顶板；对于结构完整，冒落性不好的砂岩、灰岩等，容易形成块状矸石的顶板还需要进一步的探索。
2）回采设备选型尽量选择支架顶梁带有伸缩梁、护帮板的支架，以便能在采煤机割煤后及时超前护顶、护帮，防止冒顶、片帮。
3）针对顶板十分软弱和破碎极易发生冒顶事故的区域，可采用工作面机道内支设单体支柱护顶或打锚杆、钢钎超前支护。
4）回采期间，工作面也要进行超前探水，防止采煤时工作面突水事故发生。
参考文献
[1]何满潮，等.中国煤矿锚杆支护理论与实践[M].北京：科学出版社，2004.
[2]徐永圻.煤矿开采学[M].中国矿业大学出版社，2009.