王 波
(煤炭工业山西晋城矿区建设工程质量监督站，山西 晋城 048006)
引 言岳城煤矿现开采3号煤，生产能力150万t/a，地质水文类型中等，属于高瓦斯矿井，采煤方法为走向长壁综合机械化分层开采，顶板管理方法为全部垮落法。3号煤三盘区为原南河滩煤矿整合资源，剩余的Ⅲ3308(下)和Ⅲ3306(下)两个小工作面地质条件复杂，为提高资源回收率、保证安全高效回采，须对工作面设计进行优化，实现不规则区域煤炭资源的科学合理回收。
1 概况1.1 地质条件Ⅲ3306(下)、Ⅲ3308(下)工作面开采的3号煤，为优质无烟煤，煤层总厚度6.02 m～6.87 m，平均6.30 m，硬度(f)3.5～4，容重1.45 t/m3，煤层倾角1°～5°，平均3°。上分层工作面已回采，下分层煤厚3.0 m，下分层工作面顶板为金属网假顶，胶结程度较差；直接底为泥岩，厚度0.84 m～2.1 m，平均1.16 m；老底为细粒砂岩，1.35 m～2.95 m，平均2.18 m，底板比压为2.28 MPa。
1.2 原工作面设计及周边采掘情况原设计为Ⅲ3306(下)、Ⅲ3308(下)两个综采工作面，均为巷道内错布置，Ⅲ1308(下)工作面为外错布置。Ⅲ1308、Ⅲ3306、Ⅲ3308上层工作面已回采完毕，Ⅲ3305、Ⅲ3307工作面上、下分层均已回采完毕。工作面原设计及周边采掘情况，如图1所示。
图1 工作面原设计及周边采掘情况示意图
1.3 存在问题1) 资源回收率低。Ⅲ1308(下)与Ⅲ3308(下)、Ⅲ3306(下)工作面之间煤柱未回收，Ⅲ3308(下)、Ⅲ3306(下)与南翼大巷之间的煤柱也未回收；
2) 南翼进风巷、南翼回风巷、南翼轨道巷及联络横川为原资源整合矿井施工的巷道，支护强度低，巷道变形严重，后期受采动影响维护工作量大[1]，影响材料设备运输；
3) 矿井衔接紧张，两个小工作面回采期短，搬家倒面频繁。
2 优化后工作面设计将原设计两个小工作面合并成一个Ⅲ3308(下)工作面，工作面顺槽巷道内错布置改为外错布置，顺槽巷道沿南北方向，工作面由南向北回采推进。工作面设计走向长度896 m，回采分为三个阶段，一阶段倾斜长度133.5 m，可采长度168 m；二阶段倾斜长度203 m，可采长度345 m；三阶段倾斜长度从203 m逐渐增加至218 m，可采长度383 m。
Ⅲ3215巷、Ⅲ3216巷为Ⅲ3308(下)工作面两条顺槽，均沿3号煤层底板布置。Ⅲ3215巷位于Ⅲ1308(上)工作面采空区下，与Ⅲ13081巷中至中距离9 m，担负工作面进风及运煤任务；Ⅲ3216巷分为三段，其中第一段利用原南翼皮带巷，第二段、第三段为新掘巷道，担负工作面回风及运料任务；切眼一位于Ⅲ3308上层工作面切眼一向北10 m，切眼二位于Ⅲ3308上层切眼二向北30 m。优化后的Ⅲ3308(下)工作面设计，如图2所示。
图2 优化后Ⅲ3308(下)工作面布置示意图
3 存在问题及解决措施3.1 磨三角快速通过上分层空巷Ⅲ3308(下)工作面靠近机头侧有大量上分层空巷，分别为垂直于工作面的Ⅲ13081巷、Ⅲ13082巷及Ⅲ33081巷，包括三条巷道之间平行于工作面的23个联络横川。工作面在通过上分层空巷及其联络横川时，顶板破碎、经常出现漏矸的现象，顶板维护工作量大，直接影响回采推进速度、产量和煤质指标。
采取的措施为：
1) 回采通过上分层横川时，要提前磨机尾调斜，调整机头、机尾的进度差，使机尾超前机头至少8 m，并适当降低采高[2]，加大机电设备检修力度，揭露空巷后调整劳动组织，连续推进以机头磨三角的方法快速通过上分层空巷。
2) 通过上分层横川时，上分层的瓦斯会通过空巷处顶板扩散到下分层工作面，造成上隅角、回风巷瓦斯增高，回采时要严格控制机组割煤速度，割煤与移架依次进行，不得同时作业。
3) 针对工作面片帮、顶板破碎的现象，应采取上平行板梁、拉超前架维护顶板的措施，由经验丰富的老队长进行跟班，严格执行过空巷安全技术措施。
3.2 高水材料充填下层空巷Ⅲ3308(下)工作面回采至中部，需要通过南翼进风巷、南翼回风巷、南翼轨道巷及联络横川等下层空巷。南翼进风巷、南翼回风巷为资源整合矿井施工巷道，断面宽×高=3 m×2.5 m，木质亲口棚支护，棚距350 mm，受矿山压力影响巷道底鼓、帮鼓严重，部分区域顶板破碎、棚梁断裂、棚腿折断。南翼轨道巷为锚网联合支护，断面宽×高=4 m×3 m，局部帮鼓移近量达500 mm。
由于回采时将连续通过三条距离较近且平行于工作面的空巷，加之空巷顶帮支护强度较弱，故决定采用无机超高水充填材料对空巷进行充填处理[3]。此充填材料单液流动性好，混合后凝胶时间可控，生成的充填体具有良好的承载能力。
3.3 预先安装支架和溜槽工作面初采后，预先在二切眼内安装46个支架及配套溜槽，确保回采至二切眼时设备快速对接。另外，工作面回采至原南翼皮带巷阶段，进回风两条顺槽巷道不平行，工作面长度逐步加长，由203 m逐步增加到218 m，工作面每推进35 m，需在机尾增加一个支架和一节溜槽。
4 实施效果及效益分析4.1 工作面回采情况1) Ⅲ3308(下)工作面采用磨三角、超高水材料充填、预先安装支架等安全技术措施，安全高效的回采结束，历时255 d，回采过程中未发生顶板事故。
2) 工作面回采至超高水材料充填的空巷前，对Ⅲ3308(下)工作面液压支架工作阻力进行监测[4]，工作面推进至距空巷2 m时，支架工作阻力达到最大值21 MPa，其余时间支架工作阻力均在20.5 MPa以下，支承压力变化较小，具体如图3所示。
图3 液压支架工作阻力监测图
在通过空巷的过程中，工作面没有出现煤壁片帮、漏顶等矿压显现，无机超高水充填材料表现出良好的承载能力，如第114页图4所示。
4.2 效益分析1) 工作面设计优化后，多回收各工作面之间及采区巷道煤柱资源37.22万t，创造了巨大的经济效益。验。同时，充填法过空巷避免了原小窑巷道矿压显现、巷修工程量大的难题，也有效的降低了瓦斯管理的难度。
2) 采用工作面调斜、无机超高水材料充填空巷等技术措施，积累了综采工作面过空巷顶板管理经
图4 无机超高水材料充填效果图
3) 将两个小工作面合并成一个工作面进行回采，减少了支架溜槽等设备搬家倒面和拆除安装次数，缓解了矿井衔接紧张的不利局面。
5 结语通过创新工作面设计思路，应用工作面调斜、超高水材料充填等技术手段，科学合理的安排劳动组织，成功解决了不规则块段的煤炭回收和综采工作面过空巷两大难题，对类似条件的边角煤柱回收提供了借鉴和参考。
