牛志成
(山西乡宁焦煤集团燕家河煤业有限公司，山西 临汾 042100)
1 工程概况3 171回采工作面位于燕家河煤业三采区下山开采的第一区段，上部是二采区上山已开采完的工作面。将原1800水平远轨巷作为该压段的回风巷。采煤工作面及断层分布如图1所示。该回采工作面的下边是以1778水平运输机巷为界，北以停采线为界，南以F43(地)断层为界，工作面走向长460 m，倾斜长80 m，煤层倾角约为16°，煤层平均厚度为1.75 m，煤层屑于晚二叠系山西组第一段，编号为C17，该煤层在本区内厚约1.72 m～1.78 m，一般厚为1.75 m，接近底部有1层～2层夹矸，厚约0.001 m～0.003 m，煤层结构简单、稳定，特别是煤层顶板上的黄铁矿非常稳定，可作全矿井C17煤层对比标志[1]。煤层顶板为灰色泥炭，有0.05 m的伪顶，易垮落，底板为黑灰色粉砂质泥岩。从开采中观察老顶，估计是一层厚度约为12 m的灰色笼铁岩夹泥质粉砂岩。从开采及巷道塌露的情况看，水和瓦斯的涌出量都很小。该工作面储量可采13个月。
在掘进本工作面中，已揭露的断层共有16条，其中，断距大于1 m的有7条。编号分别是F17、F44、F45、F46、F47、F48及F43(地)。
2 开采方法及作业形式开采方法采用走向长壁式，回采工艺使用爆破落煤，人工配合SW-34型溜子装运煤，支柱采用侧HZWA-2300的金属摩式支柱，梁采用HDNA-1000型金属铰接顶梁，还配用一些圆木及皮柴进行支护。支护柱距0.8 m，柱子的排距1.0 m。采空区不充填，采取全部垮落法。工作面的作业形式采用“二采一推”，循环进度2 m，每日一个循环。
图1 采煤工作面布置图及断层分布图
3 回采工作面的顶板管理情况3.1 回采工作面初次来压回采工作面的初次来压是采矿工作者最担心和关心的问题，如果处理不好将会造成大的冒顶，出现严重的安全事故。对于3271南工作面的初采，采用轮流值班的方法，观察顶板的来压情况，一般该井初次来压步距14 m～16 m。这次初次来压的步距已到16 m还未下来，按理切割眼旁是F43(地)，断距大；裂隙发育，周围的岩层受地质构造破坏较大，应该是来压步距小，这与理论分析有些不相吻合。由于初次步距未垮落，造成回采工作面煤壁的支承压力较大，出现工作面煤壁局部片帮，支柱受载过大，有的顶部背的皮柴压断，梁伸入顶部，有的支柱出现较大的弯曲度。在工作面的上出口附近的煤壁前方处有十多米长的切顶线，给回采面作业人员的安全带来了较大的威胁。
经研究采取了一定的强制措施：
1) 在工作面原有的3个木垛的基础上增加2个木垛，2个本垛分别设置在上、下出口的附近。
2) 在工作面打一些必要的临时柱和抢柱加强顶扳支护。
3) 对局部顶板破碎的伪顶加重新背板加固。
4) 在最后一排打密集柱，构成切顶线。
5) 在回采工作面后中部靠采空压打3 m长的仰斜眼，放震动炮，通过这些措施实现了老顶初次垮落，柱子上的压力迅速减轻，工作面进入正常回采。
3.2 正方回采3171南工作面正常回采时，如不碰到断层是比较顺利的，3171南工作面的直接顶是随采随着就垮落，每当去观察时发现，跨落的松散岩层充填采空区，局部空隙部分还可以观察到较高的老顶，正常回采工作面压力也不太大，这时一些柱子出现虚柱(不起支承力)，往往会造成不安全的隐患，造成局部冒顶。在3171工作面就出现一次由小逐步扩大的冒顶现象，经过及时接顶支护，得到控制。这就是由于正常回采顺利，支柱的支护操作质量有问题，碰到0.8 m落差的小断层，就产生柱子失稳，局部冒顶，由于有构造带、一时冒顶随之扩大，造成了长8 m、高约2 m冒落带，增加了坑木的消耗量，工时和产量都受到影响。接顶的方法如图2a)所示，控制小断层破碎顶板的方法如图2b)所示。
图2 接顶和控制小断层破碎顶板的方法
3.3 周期来压当工作面进入正常回采期后，相隔一定的推进距离或正常的作业天数，会出现一次比初次来压小，但又比正常回采大的压力，而这个力是随回采工作面的不断推进，不断地相隔一定的距离出现，也就是有周期性的出现，称之为周期压力。3171南回采工作面的周期压力一般是12 m～14 m步距，周期来压之前都有预兆，出现背顶的皮柴压坏，出现伪顶掉落、木柴压炸的声音，常出现煤壁小局部片帮。出现周期压力时，增设必要的木垛，加强最后一排柱的密度，目的是造成人为切顶。有时周期来压受地质构造的影响，也会出现提前现象。当工作面推到F48中段时，就出现来压提前，使工作面的顶板十分难维护，常出现浮岩掉落，影响作业安全。经采取加快推进度，加强顶板支护，才甩掉了这段破碎的顶板。
3.4 回采工作面过断层对于落差在1.5 m的正断层，都采取硬过，采用一梁二柱的支护形成(2.4 m的木粱和两根支柱构成棚，棚交错向工作面煤壁推进硬过断层)，根据煤层的断落情况，卧底或者挑顶，放小炮减小震动逐步推过。对于较大的断层(落差大于1.5 m的)采取两手准备，事先做好补切割，能推过就推过，不能推就从新的切割开始采。
0.8 m落差的断层，随回采工作面的逐渐推进逐渐消失。对于F48(H=1 m)，由于靠运输机巷的下段破碎带长一些，给支护带来一些困难。但采用一梁二柱的支护，卧了下底，加快推进度，还是过去了。对于F47(H=34 m)的断层就要作两手准备，先作补切割，采取硬过，靠回风巷的上段基本顺利地推过，靠运输机巷的下段约有20 m就难推过，只好放弃。断层在工作面的情况是千变万化的，要根据实际情况处理，尽量多地回收断层附近的一些煤柱。对于F45、F44断层，由于它们之间有许多小断层，无法正常推进，当工作面上切口摆到停采线后，由F45、F44等断层所构成的三角块段，采用穿巷式的残采，尽量回收不必要的煤柱损失。
3.5 回采工作面上下出口及超前距离的支护上、下出口的暴露面积较大，一般维护有些困难，特别还要保证出口的高度不低于1.6 m。对于3171南工作面的上、下出口附近采用木垛及抬棚相结合处理，使顶板维护比较好，出口附近的巷道由于处于集中压力区，所以，造成坑木压断，工字钢梯形棚的腿子压变形。后改用可伸缩的金属摩擦支柱过渡性地替换，取得比较满意的效果。
为了保证上、下出口巷道的畅通，在掘巷道时略加高净高，3171南的运输机巷加高0.2 m，净高2.0 m。巷道从掘出后，就受到周围地压的影响，顶板都在不断地下沉，降低巷道高度。当回采时由于采动影响，越接近工作面的巷道地段下沉越快，待巷道过渡到工作面交接口处时，巷高能保证在1.7 m～1.8 m，这样对行人、运送材料及安装设备都较方便，特别需要及时处理冒顶事故和撤离人员、设备时，都比较迅速，所以，加高0.2 m带来诸多好处。
在回采中可以发现，上出口巷道压力比下出口的压力大得多。巷道的维护量也大，这也许是由于上出口处靠近已采完的工作面的空区的原因。所以，在上出口处及附近一段的回风巷要特别地加强支护[2-3]。
距离回采工作面15 m以内的上、下区段平巷(回风、运输两巷)，受采动影响很大，采取超前支护，视情况在巷道的顶部，按每米的步距增加1根～2根金属支柱控制顶板的压力，使用后效果好，保证了运输、通风和行人的畅通。
4 总结3171南工作面采期为13个月，除了两起人为的轻伤事故外，未出现重伤和死亡事故。其原因总的说来是及时发现问题并能及时处理，使问题没有继续恶化。归结来讲，有如下几点：
第一，管理好采煤工作面的顶板，必须掌握矿山压力的知识，用科学的知识来指导工作，采取有效的技术措施，防止顶板的冒落，在保证安全的前提下进行作业。第二，重视初次来压放顶，工作上要有超前意识和准备，采取的措施要完善可行，发现问题要及时处理。第三，正常回采时，更加强工程质量的检查。第四，周期来压会提前，也有可能会推迟，有预兆就得轮班观察，提前备好支护材料，一有动向及时加强支护。第五，回采工作面上、下出口一定要畅通，掘进时多加0.2 m的净高，确保动压后上、下出口高度不低于1.6 m，方便行人和工人安全作业。第六，超前支护要加强，特别是接近工作面15 m以内的上、下顺槽使用可伸缩支架过渡替换比较好，可以节省巷道支护材料。第七，过断层时，要根据断层产状情况，采取相应的措施，支护上最好换用一梁二柱，如破碎带宽，采取一梁二柱的错梁支护，加快推进度。断层大时应提前做好过断层的开切眼。
