停采線位置的合理化確定

梁 鑫

（西山煤電集團(tuán)杜兒坪礦， 山西 太原 030022）

引言

當(dāng)前我國(guó)煤炭生產(chǎn)進(jìn)入結(jié)構(gòu)化調(diào)整階段，不再盲目追求產(chǎn)量的最大化，企業(yè)開(kāi)始追求發(fā)展質(zhì)量的提升。煤炭生產(chǎn)向精準(zhǔn)化開(kāi)采進(jìn)軍。隨著礦山機(jī)械自動(dòng)化程度的提高，煤礦水、火、氣、煤塵、屋頂五大災(zāi)害頻發(fā)的情況逐年減少。全國(guó)百萬(wàn)噸的死亡率逐年下降。但是，在實(shí)際生產(chǎn)的某些方面仍存在一些高安全隱患。較為典型的是采煤工作面的收尾工作。在采煤工作面收尾期間，由于需要留設(shè)足夠的設(shè)備回撤空間，此時(shí)頂板支護(hù)難度加大，工作面所需風(fēng)量也急劇上升。這些困難對(duì)采煤工作面造成了巨大的生產(chǎn)安全隱患。為了合理地解決上述隱患，合理確定停止線的位置至關(guān)重要。停止線的位置很大程度上決定了回撤通道的屋頂安全水平，并且合理的位置也為新鮮風(fēng)流的涌入創(chuàng)造了便利條件。

此外停采線至盤(pán)區(qū)大巷間的煤柱一般還會(huì)作為采盤(pán)區(qū)大巷的護(hù)巷煤柱長(zhǎng)期存在。停采線煤柱的寬度會(huì)直接影響采盤(pán)區(qū)大巷服務(wù)年限和維護(hù)難度。從保護(hù)采盤(pán)區(qū)大巷的角度考慮，停采線應(yīng)當(dāng)遠(yuǎn)離采盤(pán)區(qū)大巷。這種方式雖然能夠最大化保障采盤(pán)區(qū)大巷的安全，但是會(huì)導(dǎo)致大量煤炭資源無(wú)法被采出，它造成了資源浪費(fèi)，違背了中國(guó)目前有效利用能源的原則。合理確定停止線位置是為了在安全性和經(jīng)濟(jì)性之間找到最佳平衡點(diǎn)?；谏鲜霰尘?，本文以杜兒坪礦為例，闡述了在高瓦斯礦井中采煤工作面停采線位置的合理確定原則及相關(guān)安全保障措施。

1 工程概況

杜爾平礦屬于高瓦斯礦。地鼓較為嚴(yán)重，頂板局部破碎，在這樣的情況下耗費(fèi)大量的人力財(cái)力，而且安全生產(chǎn)得不到有效保證，權(quán)衡這兩者的關(guān)系和改善大巷的維護(hù)情況，為保證工作面與停采線平行并且創(chuàng)造出足夠的設(shè)備回撤空間，我們研究停止線的位置尤為重要。72909工作平面的坐標(biāo)位于杜爾平礦南九區(qū)?；夭?號(hào)煤層，煤層厚度為1.90～3.50 m，平均厚度為2.93 m，煤層傾向角為3°～16°，平均為6°?？刹苫謴?fù)指數(shù)為1.00，變異系數(shù)為16.86%，煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜。煤層的舊屋頂是K6粉砂巖，厚度為3.93 m。直接頂部是粉砂巖，厚度為1，58～2.47 m，平均厚度為1.94 m。其巖性為淺灰色粉砂巖，0.1 m砂質(zhì)泥巖和水平層理。直接底部為砂質(zhì)泥巖，厚度為0.20～0.80 m，平均厚度為0.60 m。老底為K5粗砂巖，厚度為4.67 m，其特性為灰白色粗砂巖，它主要由石英和長(zhǎng)石組成，含有少量的深色礦物和云母片。煤層柱狀圖如圖1所示。斷層情況見(jiàn)下頁(yè)表1。陷落柱情況見(jiàn)下頁(yè)表2。巷道斷面參數(shù)見(jiàn)下頁(yè)表3。

圖1 煤層柱狀圖

根據(jù)采礦層（包括圍巖）的瓦斯涌出量和上下相鄰層的瓦斯涌出量分析，72909工作面的絕對(duì)瓦斯涌出量為12 m3/min。其中，風(fēng)量排放的氣體排放量估計(jì)為6.5 m3/min，抽氣量為5.5 m3/min，提取率為45.8%。煤層有爆炸危險(xiǎn)，爆炸指數(shù)為17.50%。地溫15～20℃，地壓正常。

工作面由皮帶車(chē)道，軌道車(chē)道和切割眼睛組成。72909 軌道巷 50～150 m，皮帶巷 150～160m、410～435 m采用錨棚聯(lián)合支護(hù)，其余地段均采用全錨支護(hù)，斷面為矩形。軌道車(chē)道凈寬4.2 m，凈高3.0 m，帶寬凈寬4.6m。凈高3.0m，切眼凈寬6.3m，凈高3.0m。

表1 斷層情況表

表2 陷落柱情況表

表3 巷道斷面參數(shù)

2 超前支撐壓力的理論分析及停采線位置確定

我們研究了超前支撐壓力的峰值位置和影響范圍，在合理化停止線的位置和改善井下維護(hù)方面發(fā)揮了重要作用。

工作面引導(dǎo)支撐壓力的峰值位置一般距離煤壁4～8 m，相當(dāng)于回采高度的2-3.5倍。影響范圍一般為40～60 m，少數(shù)可以達(dá)到60～80 m，應(yīng)力增加系數(shù)為2.5～3。支撐壓力峰值位置一般距煤壁15～20 m，應(yīng)力增大系數(shù)為2～3。

根據(jù)上述工作面超前支撐壓力計(jì)算及《煤炭安全規(guī)程》有關(guān)規(guī)定，當(dāng)盤(pán)區(qū)大巷寬度大于等于5 m時(shí)，護(hù)巷煤柱應(yīng)不低于30 m。因此72909停采線距離南9盤(pán)區(qū)回風(fēng)大巷位置應(yīng)大于30 m。又因?yàn)樵诂F(xiàn)場(chǎng)實(shí)地勘察時(shí)確定當(dāng)采煤工作面推進(jìn)至距離南9回風(fēng)大巷40～50 m左右是預(yù)計(jì)頂板情況相對(duì)較好，屋頂砂巖相對(duì)完整，易于支撐，不易造成冒頂事故。

此外南9回風(fēng)大巷預(yù)計(jì)服務(wù)年限為15 a左右，根據(jù)前人經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)煤層厚度在3.5 m以下時(shí)，盤(pán)區(qū)大巷護(hù)巷的煤柱總體上超過(guò)30 m，可以滿足需求。

綜上在確保安全的前提下，為最大化煤炭采出量，增加經(jīng)濟(jì)效益，最終擬定停采線位置在距離南9回風(fēng)大巷49 m處最為經(jīng)濟(jì)合理。

3 采煤工作面回收撤離期間安全技術(shù)措施

3.1 人員安全培訓(xùn)

凡是參加回撤的工作人員，在施工前必須參加礦上組織的學(xué)習(xí)班學(xué)習(xí)回撤措施，經(jīng)過(guò)考試合格后方可參加施工。每班必須開(kāi)好班前會(huì)班后會(huì)，提前安排今天所需的任務(wù)，分工明確責(zé)任到人，否則不允許進(jìn)行施工。在進(jìn)入工作面進(jìn)行施工前，必須先處理隱患，待隱患全部處理完畢之后，方可允許施工。認(rèn)真實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)切換系統(tǒng)?；爻啡藛T必須經(jīng)過(guò)培訓(xùn)和認(rèn)證才能工作，并嚴(yán)格執(zhí)行各類(lèi)工作的責(zé)任制和操作規(guī)范。在工作過(guò)程中，不得在未經(jīng)授權(quán)的情況下離開(kāi)工作，并在繼續(xù)下一步之前確認(rèn)工作已完成。每個(gè)班組必須安排一位領(lǐng)導(dǎo)帶班，實(shí)時(shí)監(jiān)督整個(gè)工作過(guò)程，有問(wèn)題及時(shí)匯報(bào)，有隱患及時(shí)制止。

3.2 工作面回撤技術(shù)措施

鋼網(wǎng)必須通過(guò)搭扣連接，以避免泄漏和斷開(kāi)，以防止過(guò)程完成或在拆卸過(guò)程中鋼網(wǎng)上的力不足造成安全隱患。嚴(yán)格控制電量，每只眼睛的最大電量不應(yīng)超過(guò)200 g，嚴(yán)禁放大炮。移動(dòng)框架時(shí)，兩個(gè)人必須相互配合。作業(yè)人員必須集中注意力并保持敏捷。在施工期間，始終檢查支架的完整性。嚴(yán)禁一次移動(dòng)一個(gè)，禁止同時(shí)移動(dòng)多個(gè)貨架，以防止漏頂或冒頂?shù)仁鹿?。?yán)格執(zhí)行敲幫問(wèn)頂措施，當(dāng)拆除工作面上的活煤活石時(shí)，人員必須站在上面并使用專(zhuān)用工具拆除。支架的拉出和調(diào)整必須在遠(yuǎn)程操作中進(jìn)行，并根據(jù)回收順序和方法嚴(yán)格縮回。在抽出支架的過(guò)程中，如果要及時(shí)處理支架刮網(wǎng)，嚴(yán)禁撕裂引線網(wǎng)。使用絞車(chē)運(yùn)輸時(shí)，必須設(shè)置特殊的聲光信號(hào)。一站式，兩次提升，三次下降，四次緩慢提升，五次緩慢下放，員工接觸信號(hào)至少兩次；絞盤(pán)驅(qū)動(dòng)器和信號(hào)工作者都必須經(jīng)過(guò)認(rèn)證才能工作。采用長(zhǎng)距離回采柱的方法，從底部到頂部，從采空區(qū)到煤壁，采用單柱和Π型鋼梁的柱法原理。已經(jīng)撤回的單柱和船尾鋼梁必須用長(zhǎng)工具鉤住。回撤柱子時(shí)，距離應(yīng)在不小于3 m的距離內(nèi)卸載。在遠(yuǎn)離支柱的安全位置，人員拉動(dòng)系在卸載手把上的牽引繩進(jìn)行卸載。嚴(yán)禁進(jìn)入無(wú)支撐區(qū)域拾取物料。

4 結(jié)語(yǔ)

在確定采煤工作面停采線位置時(shí)應(yīng)當(dāng)綜合考慮各種因素進(jìn)行判定，特別是對(duì)頂板的穩(wěn)定性應(yīng)當(dāng)有足夠的重視。應(yīng)當(dāng)首先對(duì)采煤工作面超前支撐壓力進(jìn)行評(píng)估，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)老頂壓力情況實(shí)地觀察選取最佳停采位置。同時(shí)由于停采線煤柱對(duì)盤(pán)區(qū)大巷的服務(wù)年限及安全影響較大，應(yīng)在嚴(yán)格遵守《煤礦安全生產(chǎn)規(guī)程》的基礎(chǔ)上再進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益的考量，從而最大化經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)確保井下安全生產(chǎn)。