1問題的提出

　　雞西礦業(yè)集團(tuán)東海煤礦五采區(qū)是礦主力采區(qū)（占全礦產(chǎn)量的2/3），主要開采32^#(采高1.5m)煤層和35^#（采高1.7m）煤層，采區(qū)現(xiàn)有195、196兩個高檔采煤隊(duì)，分別開采32^#、35^#層。32^#、35^#煤層間距50m，工作面單翼走向長1 000m，傾向長180m，傾角16°，現(xiàn)已采至二水平以下四段－600標(biāo)高。由于底部35^#煤層賦存條件優(yōu)于頂部32^#煤層，工作面正常推進(jìn)速度底部層快于頂部層。近年來，礦內(nèi)采取了多種途徑加強(qiáng)頂部32^#層開采，但由于條件制約，仍和底部層發(fā)生了重疊開采的矛盾。在煤炭企業(yè)推向市場后，對于生產(chǎn)礦井來說，任何一個采煤工作面的停產(chǎn)或減產(chǎn)將直接影響到企業(yè)的效益，蒙受巨大損失。如何科學(xué)合理地控制上下層工作面推進(jìn)步距，控制采場頂板是解決矛盾的唯一途徑。

　　2 采區(qū)狀況和開采情況

　　五采區(qū)由于近年開采強(qiáng)度的加大，掘進(jìn)工程滯后，采掘接續(xù)工程始終面臨失調(diào)危險(xiǎn)，195采煤隊(duì)開采32^#層左七工作面，開采2個月后，196采煤隊(duì)在沒有其它準(zhǔn)備的情況下，搬進(jìn)了底部35^#層左五工作面。五采區(qū)32^#層、35^#層頂?shù)装迩闆r如表1。

　　表1 32^#、35^#煤層頂?shù)装鍘r性

　　@B5101.htm

　　圖1 工作面平面布置示意圖

　　

　　兩個壓茬工作面布置情況，如圖1。

　　在底部35^#層左五工作5月份開采時，距頂部32^#層走向步距66m，頂部32^#左七工作面平均月進(jìn)71.7m。底部35^#層左五工作面平均月進(jìn)80m。底部層工作面以每月平均8.3m的速度向頂部層工作面靠近。其后月末兩個工作面開采步距為6月末34m、7月末25m、8月末21m、9月末13m、10月末13m、11月末20m，至11月末時新工作面出面，底部層采煤工作面搬家，結(jié)束上下層的同時開采。在重疊開采過程中，底部層工作面和兩巷沒有明顯顯現(xiàn)，頂部層工作面壓力增大，同比以前支柱載荷、頂板下沉發(fā)生了不同程度的加大，上巷發(fā)生片邦，底鼓的巷道變形加大，壓力也較大。

　　3 回采的理論依據(jù)

　　根據(jù)采場布置情況來看，頂部工作面開采對底部工作面開采影響小甚小，而底部層工作面的回采引起的采場垮落和超前壓力將對頂部層工作面直接構(gòu)成威脅。首先根據(jù)采場巖移情況初步確定兩個工作面推進(jìn)步距，如圖2。

　　

　　圖2 采場巖移情況示意圖

　　推進(jìn)步距L=Htgδ=50tg75=13m，根據(jù)中間巖層下沉曲線沿工作面推進(jìn)方向分為采動影響區(qū)和穩(wěn)定區(qū)，采動影響區(qū)又分為充分采動影響區(qū)和變形區(qū)和微變形區(qū)。其次根據(jù)采場頂板冒落過程和冒落情況，可將巖層縱向分為冒落區(qū)，一沉壓實(shí)區(qū)和穩(wěn)定區(qū)。如圖3所示。

　　

　　圖3 采場巖移情況示意圖

　　頂板縱向冒落區(qū)的高度根據(jù)采高的高度確定h+h_采＝1.5 h、h＝2h_采＝2×1.7＝3.4m，說明采場頂板從直接頂冒落，如直接頂厚小于2倍采高，從老頂來壓時，頂板巖層冒落2倍采高后開始進(jìn)入下沉壓實(shí)階段。另外，從采場頂板活動時間來分析，采場從直接頂冒落至老頂周期壓平均20m工作面平均月推進(jìn)度80m，也就是說從直接頂冒落至老頂下一個周期來壓垮落需經(jīng)過t=20×30/80＝7.5d。而老頂上方巖層由下至上活動的周期將更長。現(xiàn)假定底部層開采后，頂板冒落影響至頂部煤層自老頂周期來壓開始，那么在此周期之內(nèi)頂部工作面推進(jìn)距離為71.7m×7.5d/30=17.9m，由此可得兩工作面推進(jìn)步距＝－4.9m。

　　最后，在考慮頂部層工作面不受底部層工作面開采引起的采場冒落、變形影響的同時，必須考慮兩個采場應(yīng)力的迭加，由于兩個工作面均處在穩(wěn)定區(qū)內(nèi)回采，而且存在一定推進(jìn)步距，采場應(yīng)力不會發(fā)生實(shí)質(zhì)性的壘加，在回采過程中確保安全按正常礦壓的1.5倍進(jìn)行管理。

　　4 回采的特殊措施

　　（1）確定壓茬煤層間的推進(jìn)步距，根據(jù)回采理論依據(jù)分析，為確保生產(chǎn)安全，把巖移時間作為安全系數(shù)，推進(jìn)步距底線確定為13m；在生產(chǎn)中建立采場觀測小組，每天匯報(bào)分析工作面推進(jìn)情況，工作面支柱載荷和頂?shù)装逡平?，兩巷壓力和變形情況，在沒有特殊的情況下逐天、逐米將推進(jìn)步距放至底線。如果支柱載荷和頂?shù)装逡平砍^規(guī)定，立即停掉底部層工作面，采取其它方案。

　　（2）針對采場應(yīng)力迭加，在開采過程中按1.5倍系數(shù)加強(qiáng)了支護(hù)強(qiáng)度，支柱加密，并在末排柱實(shí)行雙柱切頂。工作面額外配備了50根工字鋼長梁隨時應(yīng)對頂板變化。在兩巷中將超前支護(hù)由20m延為50m，上巷延為100m，并上鋼梁加強(qiáng)護(hù)頂。在開采過程中針對頂部層工作面上巷發(fā)生的片邦、底鼓現(xiàn)象成立了專門隊(duì)伍進(jìn)行清理維護(hù)。在壓茬工作面推進(jìn)步距接近底線時，在底部層工作面自上而下每隔10m砌－3m寬矸石墻，來延緩頂板的冒落和變形。

　　5 結(jié)論

　　通過科學(xué)分析和具體實(shí)踐，合理控制上下層工作面回采推進(jìn)步距，采取超常措施，完全可以實(shí)現(xiàn)上下層工作面的安全回采。雞西礦業(yè)集團(tuán)東海煤礦通過實(shí)踐緩解了采面接續(xù)緊張的局面，在面臨停產(chǎn)的狀況下多出原煤22萬t，取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。