张秉德，朱建军，连鸿全

(黑龙江龙煤鹤岗矿业有限责任公司， 黑龙江 鹤岗 154100)

鹤岗矿业公司新陆煤矿于1957年5月1日投产，设计生产能力100万t，核定生产能力100万t，经历半个多世纪的开采，主要面临以下问题：矿老井深，垂深达到900 m 以上,随着采深增加，矿井水、火、瓦斯以及冲击地压等灾害交织，治理难度大；深部煤炭资源受构造、压力的影响，煤层厚度薄厚不均，顶板破碎，底板变化较大，开采难度大；其他煤层发育不连续，煤质不好。考虑以往11#煤层放煤工艺落后、丢煤较多，为了延长矿井服务年限及提高回采率，残煤复采是必然选择。

1 工作面概况

新陆煤矿回采工作面位于-440～-490 m标高，地质构造较简单,工作面有F6、F17实见正断层，落差在5 m左右，区域内无岩浆岩体、陷落柱，平均煤厚8 m. 上覆主要含水层石头庙子组砾岩裂隙含水层，预测最大涌水量为36 m3/h. 工作面布置与邻区关系平面图见图1，图1中阴影部分是已采空区，中间圈定部分为以往采区分区、分段煤柱，也是本次规划重点回采的工作面。

图1 工作面布置与邻区关系平面图

2 复采工艺

根据该区地质条件，工作面布置依然采用走向长壁综采放顶煤采煤法，顶板管理采用全部垮落法，11#煤层平均厚度8 m，机采高度2.2 m，放顶煤高度5.8 m，两采一放，采机截深0.8 m，循环进度0.8 m. 工作面支护方式选用支撑掩护式支架，回风道和溜子道端头无架区采用单体、π型钢梁“一梁四柱”对棚搭接迈步支护，棚距0.8 m/架。

2.1 工艺流程

交接班(质量验收)→采煤机下行割煤→跟机伸前伸梁、护帮板→至下出口调整上下滚筒位置→上行清底煤、跟机收护帮板、前伸梁→由下向上推溜子至切口进刀处→采煤机上行割煤→跟机伸前伸梁、护帮板→至上出口调整上下滚筒位置→下行清底煤→切口进刀→由下向上收护帮板、前伸梁移架→由下向上推溜子呈一直线→移架为一个循环→放煤。

2.2 工作面落煤、进刀方式

1) 落煤方式选择。该工作面有两套落煤方式，硬帮侧选择电牵引采煤机割煤，软帮侧选择低位放顶煤支架和利用矿压放煤。

2) 机采进刀方式及说明。采用单向割煤，往返一次进一刀，上部斜切进刀方式。采煤机下行上滚筒割底煤，下滚筒割顶煤与下端头割透，采煤机上行清扫硬帮浮煤，返回原采机插帮处，距采煤机10～15 m后开始推移输送机，采煤机上行下滚筒割底煤，上滚筒割顶煤，开始向上割煤，与上端头回风道割透，采煤机开始下推清理浮煤，至弯曲线处插帮，推移输送机成直线，此为一个割煤循环结束。采煤机沿工作面往返一次进一个截深进一刀。

3 复采工作面存在隐患

新陆煤矿11#煤层经过单体液压支柱“π”型钢梁放顶煤采煤工艺方式开采后，形成了大量采空区、空巷和遗留煤柱，复采工作面开采期间面临以下问题：

1) 瓦斯异常积聚。

-490南11层复采工作面受初次采动及断层构造带影响，围岩应力重新分布，遗留煤柱两侧出现明显的破坏区，造成不规则煤柱，部分宽度较小的煤柱失稳，完全破坏。上分层遗留煤柱及下分层煤体中的瓦斯经过长时间的渗流，逐渐迁移到采空区，造成采空区瓦斯大量集聚，给工作面的安全生产带来安全隐患[1-3].

2) 顶板突水隐患。

由于顶板砾岩层含水，初次采动影响后，残煤区顶板垮落、断裂，造成含水层的水逐渐流入采空区，形成积水，这也是老空区充水的主要来源。由于复采工作面，废弃巷道存在时间很长，上覆含水层的水可能在岩石裂隙与采动裂隙带沟通的情况下进入采空区，成为充水的重要补充来源。采空区如存在大量积水，则会通过断层及采动破坏裂隙大量涌入工作面，造成透水事故。

3) 采空区内遗煤自燃。

有遗煤采空区的复采工作面在巷道掘进和回采过程中可能会遇到空巷和采空区，由于开采破坏时间较长，遗留煤炭充分氧化，如果采空区封闭不严，造成采空区内供风，增加了遗留煤炭自燃的可能，引发煤尘爆炸等事故[4]. 所以，在复采过程中必须加强采空区防火工作，保证回采安全。

4) 顶板管理难度大。

由于-490南11层地质条件复杂，造成遗煤厚度不一，且多为煤岩混合物，遗煤复采的顶板存在破碎，岩石大块较多，导致复采期间顶板控制难度增大。复采顶板在通过未发生整体塑性破坏、且宽度较大的煤柱时，会出现应力集中现象，工作面支架压力增大，出现片帮、顶板抽漏等情况，造成复采工作面顶板控制难度增加[5].

4 复采工作面安全技术

4.1 老空区瓦斯处理

有些旧巷与原采区相通或旧巷本身就是煤巷，虽然经历了多年的沉积，但这些巷道仍然有一定的空间，而在空间内很有可能存在瓦斯风险[6]. 若不弄清这些旧巷的存在状态及位置，在生产过程中贸然揭露与其贯通，可能发生瓦斯突然涌出，造成瓦斯事故。因此，釆煤工作面瓦斯除正常风排外，还釆用工作面风道仰斜钻孔边采边抽放。在钻场内向工作面上隅角布置2～3个钻孔，终孔位置打到釆空区，对工作面上隅角采空区内瓦斯进行抽放，这样每个工作面都可取消瓦斯尾巷或顶板巷的掘送，减少了掘进量，降低了成本。

4.2 老空区积水处理

1) 详细了解开采复采区域与开采破坏区域是否有导通，地面河流、雨季洪水是否会侵入采空区，为工作面布置提供参考。

2) 采用YCS512瞬变电磁仪技术，探测积水的位置及分布情况，查明各含水层的含水情况，探明复采工作面区域范围的构造含水情况，并按照探放水设计做好疏放水工作。

3) 根据水文地质预测预报结果，绘制矿井充水性图，严格设计进行探放水。

4.3 采空区综合防灭火措施

1) 预防性灌浆。利用-440灌浆道提前施工灌浆钻孔，对采过30 m后采空区进行预防性灌浆，单孔灌浆量不少于200 m3，通过预防性灌浆[7]对采空区裂隙进行充填，减少了采空区内氧气量，降低了采空区内温度，使其无法达到自然发火温度。

2) 软帮注阻化剂。阻化剂选取MgCL2，工作面放煤结束，自工作面上隅角至下隅角架子空每隔10 m，利用铁管插入软帮注阻化剂，用d10 mm高压管通过快速接头与注液管联接。阻化剂浓度不得低于15%，阻化剂计量不得低于设计要求，并保证注液均匀。

3) 工作面高压注水。在工作面开采期间硬帮每隔10 m施工一个高压注水钻孔，注水钻孔与顶板夹角60°～80°，钻孔施工至煤层顶板。在上隅角和下隅角顶板施工高压注水钻孔，钻孔与顶板夹角60°～80°，钻孔施工至煤层顶板，采区轮流对高压注水钻孔注水，钻孔大量漏水或无法注水时，应及时补打钻孔。

4.4 复采工作面顶板管理

旧区浮煤开采抽漏顶现象不易避免。由于该区原始煤层开采期间没有或较少进行灌浆处理，故旧区开采时顶板破碎严重，属于松散破碎顶板，顶板一旦抽漏，给安全施工造成隐患[8]. 且形成空顶后，无法夯实而成为通风的死角，煤体易自然发火。回采时，工作面发生了大规模抽顶易造成局部来压，形成推顶隐患。应加强硬帮管理，发现有抽漏征兆时，立即组织铺网，加打临时支护以及将前探梁串到硬帮，不留缝隙；对软帮放煤加以控制，发现顶板来压，硬帮片帮时，停止放煤，进行处理。

5 结 语

新陆煤矿对-490南11层老空区进行遗煤复采，对可能遇到的老空区瓦斯、老空区积水、 老空区遗煤自燃以及复采工作面顶板管理难度大等问题结合现场实际情况，科学分析研判，制定针对性管控措施，对工作面灾害风险全过程预控管理，实现了旧区安全复采，延长了矿井服务年限。