梁伟波
(1.山西煤炭运销集团晋城有限公司，山西 晋城 048026；2.山西煤炭运销集团科学技术研究有限公司，山西 太原 030006)
引 言晋城区域兼并重组矿井面临的共性问题主要为井田面积小，资源储量少，采空区较多等。四侯煤业3105工作面具有埋深浅、细砂岩顶板和断层多等特点，为了保障3105工作面的正常回采，针对回采工作面过地质异常区的技术问题[1-4]，本文提出强制放顶、过顶板破碎带和机尾加架加溜等一系列技术措施。
1 3105工作面概况3105工作面地面标高+774 m～+789 m，工作面标高+720 m～+734 m。工作面位于井田北部，地表为低山丘陵地貌，大部分区域被灌木植被覆盖，部分区域为耕地，无水体分布。工作面位于矿井北部一采区，东侧为3108准备工作面，西侧为实体未开采煤层，北侧为矿井边界保护煤柱，南为一采区三条大巷。走向长度540 m，倾斜长度155 m，煤层厚度1.65 m～4.8 m，平均厚度4.3 m，煤层倾角2°～13°，平均10°。老顶为细粒砂岩，厚度7.66m，灰色细粒砂岩、泥岩互层；直接顶为粉砂岩、泥岩，厚度3.95 m，灰黑色含粉砂质泥岩，钙质胶结，泥岩包裹；直接底为泥岩、粉砂岩，厚度3.2 m，灰白色，细粒砂状结构，坚硬、性脆，具斜层理，具裂隙；老底砂质为泥岩，厚度7.8 m，深灰色沙质泥岩，含有植物根、茎化石及炭质碎屑。
3105工作面总体为单斜构造，地质构造简单，煤层底板倾角变化较大。对工作面进行坑透探测，显示有4处异常区，具体如下：1) 3105工作面回风顺槽掘进至约518 m段时揭露构造异常区，揭露长度15 m，顶板下落，煤层变薄，对工作面回采影响较大；2) 3105工作面开切眼掘进期间揭露F3正断层，揭露长度19 m，断层走向为南北走向，倾向为北西方向，落差3.5 m，倾角65°，对工作面回采影响较大；3) 3105工作面往北180 m为已揭露的F314正断层，断层位于井田边界外，落差80 m，倾角70°，分析对工作面正常施工影响较小；4) 3105工作面往南113 m为已揭露的F351正断层，落差60 m，倾角70°，分析对工作面正常施工影响较小。根据工作面周边地质资料情况显示，预计工作面回采期间可能会受到派生构造影响。工作面回采部分地段时地表覆盖层会变薄，最薄处距煤层顶板约25 m，顶板可能会出现破损，影响工作面正常施工。
水文地质方面，顶板水，工作面部分区域覆盖层较浅，大气降水会通过顶板裂隙流入工作面，顶板部分岩层缺失，含水层水对工作面有一定影响；底板水，工作面直接底板主要为砂质泥岩和细粒砂岩组成，硅质胶结，性致密，岩层之间隔水性和抗压性能较好，对奥灰水形成了较好的隔离作用，底板水对工作面回采影响不大；断层水，工作面内实揭露F3正断层，断层走向南北，倾向北西，倾角约65°，落差3.5 m，该断层的富水性较弱，但在开采过程中也不能排除一些特殊构造部位的补给；采空区水，工作面地势北高南低，因回采方向为由北向南，所以在采后区域采空区水会沿北向南方向流入工作面，对工作面回采产生较大影响；钻孔水，根据相关地质资料，工作面回采过程中会揭露补4钻孔，须制定相关措施疏放钻孔水以保证工作面施工安全；地表水，工作面地表无河流湖泊，但本矿井所属区域属于半干旱温带大陆性气候，降雨频繁，特别是雨季，因本工作面地表覆盖层相对较薄，大气降水可通过不同成因的基岩裂隙及松散沉积物孔隙在裂隙沟通的情况下进入矿坑，对工作面的回采造成较大影响。
2 3105工作面强制放顶技术措施3105工作面每隔15 m～20 m会出现一次周期来压。由于综采工作面两顺槽顶板采用锚杆、锚网和锚索联合支护，导致在推进过程中，进风、回风两端头靠帮的顶板有时会出现老塘悬顶现象。为了避免运输、回风两端头靠帮的顶板采取退锚措施，但悬顶面积大于10 m2仍未垮落时，须进行强制放顶。
2.1 强制放顶工艺打眼工具，强制放顶时采用YT28型气腿凿岩机打眼，3 m长六棱中空钎杆，Φ28 mm一字型钻头，气腿、风管、水管等。两端头强制放顶时，根据放顶情况，相应增加或减少炮眼布置，每排约4个炮眼，要求间排距为600 mm×600 mm；进风顺槽炮眼距顺槽煤柱帮0.5 m处呈一线布置，炮眼在切顶柱前打设，斜向上成30°，形成一排。炮眼间排距视垮落情况和支架与切顶支柱的间隙而定，眼深3 m，装药量0.6 kg，封泥长度不低于1.0 m，使用2个水炮泥，当炮眼推进到滞后于切顶线0.3 m时，进行装药、爆破，爆破时采用正向爆破。回风顺槽炮眼距煤柱帮0.5 m由呈一线布置，炮眼在切顶柱前打设，斜向上成30°，形成一排。炮眼间排距视垮落情况和支架与切顶支柱的间隙而定，眼深3 m，装药量0.6 kg，封泥长度不低于1.0 m，使用2个水炮泥，当炮眼推进到滞后于切顶线0.3 m时，进行装药、爆破，爆破时采用正向爆破。爆破方法，采用串联预裂松动正向爆破，一次打眼，一次装药，一次起爆。炸药采用煤矿许用3号炸药，煤矿许用毫秒延期电雷管，正向起爆。施工顺序，预先在支架前的超前支护下选眼，安置打眼设备，打眼，装药、联线，待割煤移架后使炮眼进入采空区滞后切顶柱0.3 m处，停止作业撤出人员进行放炮，检查支设好切顶支柱发现崩倒及时修复。
2.2 安全作业方法由现场跟班安全及施工人员根据现场实际情况，将可拆除的顶板锚杆的托盘、锚索的托盘及时拆卸；拆卸托盘等器具必须在超前支护段按3105工作面作业规程中退锚措施执行。拆卸的托盘等器具要集中保管运送出井，拆卸时要严格按程序作业，并有专人安全监管。作业时由现场跟班矿长、科长进行现场指挥。
由于是预裂松动性爆破，当推进2.4 m，三个循环后还未垮落时可按上述顺序重新再次打眼、装药、爆破。端头或端尾只能一处放炮作业，严禁两处同时爆破作业。预先在端头、端尾空档支护内装药、联线完善待割煤移架后使炮眼进入采空区滞后切顶柱0.3 m处时，开始撤出人员进行放炮。
3 3105工作面过顶板破碎带技术措施3.1 19#～29#支架过顶板破碎带3105工作面19#～29#架顶板比较破碎，受旧巷影响，顶板起伏不平。为确保顺利度过该破碎带，特编制本安全技术措施。
采煤机在进入破碎段时，只允许割底刀通过，放慢割煤速度，支架工及时追机带压擦顶移架，逐步的缩小破碎段的顶板空顶面积，采煤机司机和支架工必须配合好，该停机等待的必须停机等待，支架工在移架时必须保证支架架型，严禁出现支架前梁上翘。根据现场情况，必要时采取减小循环进度的方法及时控制顶板。通过顶板破碎段时，采煤机必须放慢速度，尽量减小对煤壁的扰动，同时紧跟采煤机前滚筒及时移架，缩短空顶时间，紧跟采煤机后滚筒打出护帮板，及时支护顶帮，该段支架必须拉超前架控制顶板，缩小端面距。在通过破碎段时液压支架采取带压擦顶移架，支架稍微卸压下放不得大于100 mm，支架初撑力必须符合要求，确保支架顶梁接顶严实。移架过程中，支架工要边收前探梁边移架，在破碎段内严禁先收前探梁后移架，移架时顶梁与顶板保持一定的支撑阻力，带压前移，尽量减少顶板松动。移架前后必须确保支架的架型，支架顶梁与顶板平行，最大仰俯角不大于7°，支架垂直于顶底板，歪斜角不大于5°，支架的初撑力必须达到24 MPa。工作面煤帮发生漏顶严重时，支架上方的空顶可以使用木料充填接顶，并与顶板接实。
3.2 47#～53#支架过顶板破碎带针对3105工作面47#～53#架段顶板破碎，严重影响工作面正常生产，为有效控制顶板破碎带扩大，特制定本措施。
在工作面43#～45#架、57#～59#架支架顶梁前端支设锁口锚索，锚索规格，Φ21.8 mm×14 300 mm钢绞线，间排距不大于2 000 mm。在轨道巷支设两排单体柱加固顶板，单体柱距轨道巷南帮1 m，间排距2 m～2.5 m。在轨道巷距南帮600 mm位置分别由进风顺槽至回风顺槽、由回风顺槽至进风顺槽，分别向轨道巷冒落段支护锚索，间排距不大于2 000 mm；锚索规格，漏顶区域附近20 m加支Φ21.8 mm×14 300 mm锚索，其他地方采用Φ21.8 mm×9 300 mm锚索进行加固，如9 300 mm段顶板破碎锚固效果不达标，可采用14 300 mm的锚索进行加固。采煤机从机尾至40#架、机尾至30#架依次循环割底刀向前推进，并及时拉架控制顶板。工作面在推进过程中如果再次出现顶板破碎时，及时采用锚索配合钢筋网进行支护。破碎带矸石出完后，根据现场需要，对漏顶区域周围顶板采取辅助注浆加固破碎顶板，根据现场情况及时用锚杆索+钢筋网+工字钢棚进行补强支护，制作假顶通过漏顶区域。根据现场情况在漏顶段铺设假顶，确保支架接顶，便于支架回撤。
4 3105工作面机尾加架加溜技术措施受实际条件影响，3105工作面在回采过程中要出现在端尾加架和增加刮板输送机长度以适应工作面顶板支护和运输要求。当工作面回采时上端头机尾最后一架支架距非回采侧煤帮大于2 m时，须进行加架、加溜作业，保证加架、加溜工作期间的安全。
4.1 加架技术措施工作面长度根据现场坡度变大会增加，长度达到能够增加一架前，上端头机尾最后一架支架距非回采侧煤帮大于2 m时，回风顺槽与工作面搭接的支架靠非回采侧煤帮支设牢固。等待工作面推移到该处后随工作面支架向前推移，该支架靠帮期间，原行人道侧支设的单体液压支柱支设于回采侧控顶。行人道改为在单体液压支柱支护之间绕行，保证出口宽度>0.8 m。3105工作面回风顺槽20 m超前支护段除支架控顶区域外，采用三排单体液压支柱支护，间排距1 000 mm×1 000 mm，必须保证超前支护长度不少于20 m。
4.2 加溜槽技术措施将施工地点的浮煤清理干净，支架支护质量达标24 MPa，护帮板背紧煤帮。增加工作面溜槽前，溜子开关停电闭锁。在第3节溜槽后将顶链一连接环拆开，将顶链固定在支架上。拆掉机尾第3节溜槽夹板螺丝、连接销，增加一节溜槽。拆下溜槽配件后，利用5 t吊链、油缸将机尾第5节溜槽以上的溜槽、机尾向上拉移1 800 mm，使能顺利增加第5节溜槽。吊链使用前必须检查其的完好情况，栓设点也要牢靠，以防止发生事故。油缸安设时必须采用"U"环作为连接点，安设也要牢靠。多人配合拉移溜槽时，必须听从指挥，相互配合拉移溜槽。溜槽增加后，利用点柱顶移机尾时，点柱必须支设牢固。对口时，跟班班组长必须现场指挥，防止挤手挤脚。接链条时，也要将大链固定于齿轨上，以防止刮板输送机下滑。
5 结论3105工作面顶板为细粒砂岩或细粒砂岩、泥岩互层，厚度为11.6 m，且存在1处煤层变薄异常区，3处断层异常区。回采过程中制定了强制放顶技术措施，19#～29#支架、47#～53#支架过顶板破碎带技术措施，以及机尾加支架加溜槽技术措施。
