田凯
摘要：本文基于康城煤矿坚硬火成岩顶板工作面生产情况，针对下组煤1906面开采提出坚硬火成岩顶板工作面疏水降压开采技术，结合煤（岩）层产状及构造情况、开采条件探讨该项技术的应用方法，明确主要技术关键及创新点，并通过实践应用验证其可行性。
关键词：坚硬火成岩顶板工作面 疏水降压
1 定题依据
康城煤矿为充分回收煤炭资源，延长矿井寿命，2011年开始对下组煤地区9#煤层进行开采，此区域煤层赋存条件复杂，受火成岩侵入影响，煤层顶板为坚硬火成岩，另外，下组煤地区1906面生产受底板H1火成岩含水层突水威胁，存在安全隐患。针对1906面特殊的地质条件，为保证1906面安全生产，开展了坚硬火成岩顶板工作面疏水降压开采技术研究，该面于2013年8月份投产，11月份结束，课题获得圆满成功，并取得了比较明显的经济效益和社会效益。
2 研究方法及内容
坚硬火成岩顶板工作面疏水降压开采技术研究是针对下组煤1906面开采提出的，该面可采储量为11万吨。此工作面特点是煤层顶板为火成岩，倾角大、受底板涌水影响。为了满足工作面安全生产需求，根据此工作面特点决定采用综采工艺。此工作面选用的综采设备为：支架为ZY6000/14/26，ZF2400/16/24BG型，采煤机为MG160/
375-W型，输送机为SGB630/220型。研究的主要内容有：①强制放顶技术应用;②沿空留巷疏水降压技术应用;③ZY6000/14/26型与ZF2400/16/24BG型液压支架配套应用技术;④综采工作面连续减架技术应用。通过以上主要技术的实施，保证了1906工作面的安全开采。
2.1 沿空留巷疏水降压技术应用 1906面开采煤层为9#煤，直接顶板为火成岩，付巷标高低于-79m，受底板H1火成岩突水影响，为保证工作面安全开采，回采前在付巷施工有疏放水钻孔3组，并对排水系统进行了设计。由于水仓位于付巷以下位置，工作面回采过水仓位置时需沿空留巷对排水系统采取保护措施。
2.1.1 底板H1火成岩疏放水设计。付巷共设计疏放水钻孔3组，1组距切眼80m，布置2个钻孔，2组位于水仓进水口，与1组钻孔相距60m，布置3个钻孔，3组位于水仓外60m处，布置4个钻孔，共布置三组9个钻孔对底板H1火成岩水进行可控疏放。初期疏放水量共计260m3/h，压力0.13MPa，后期稳定在200m3/h，压力0.08MPa。通过疏放水将该区水位降至付巷标高附近，满足了工作面安全回采要求。
2.1.2 排水系统设计。①涌水量。预计回采时工作面底板H1火成岩含水层正常涌水量30m3/h，最大涌水量为50m3/h;工作面顶板主要是大青灰岩及中青灰岩含水层涌水，正常涌水量5m3/h，最大10m3/h。另外在1906面付巷施工9个疏放底板H1火成岩水钻孔，放水量200m3/h。工作面回采综合涌水量235m3/h-260m3/h。②水仓设计。1906回采工作面煤层底板标高最低为-100m。因此将1906水仓布置在工作面付巷煤层底板-100m标高附近，水仓位于1906付巷西侧，水仓设有入水通道及泵房，分别于1906付巷相连通，入水通道位于泵房北侧。巷道开口于1906付巷，先沿煤层顶板掘进，巷道施工完成后再进行卧底1.3m，巷道施工采用锚网支护，水仓容量120m3。③排水能力设计。1906工作面最大涌水量预计260m3/h，排水高度20m，排水管路长度420m。通过设计选型，选取BQS110-50-45/N型排沙泵4台，2台工作，2台备用，敷设3趟6寸排水管路。④疏放水孔管路保护技术。工作面回采过程中，疏放水工作持续进行，当工作面推采超过疏放水钻孔位置时，顶板跨落会对疏放水钻孔造成破坏，管路一旦破坏，涌水将沿巷道底板涌入水仓，涌水将煤直接冲入水仓，水仓短时间被于满，直接影响排水系统正常运行，甚至造成工作面停产，为消除安全隐患，采取了以下保护措施：随着工作面回采，沿付巷切顶线逐步在每组疏放水钻孔上侧补打齐3个木架，并专门制作有一定抗压强度的金属支架安放在疏放水钻孔上，对之后排水管路进行挖沟掩埋，这样降低了冒落矸石直接对管路的冲击破坏，起到保护管理作用。⑤安全技术措施。a 1906排水系统供电必须采用两路专用线路，正常使用水泵与备用水泵分接不同电源，当一路供电发生故障时必须保证另一路供电能正常供电排水。b工作面正常涌水须通过水沟导入1906水仓入水通道沉淀池，经沉淀后流入水仓;疏放水钻孔放水必须通过管道（管道有截止阀）引入水仓。c综采区每班必须设专人负责开泵排水，现场交接班，并及时对沉淀池淤泥进行清理，防止淤泥进入水仓。在排水期间发现问题及时通知跟班区长安排处理。同时，综采区要加强对排水系统进行维护，确保正常运行，并制定具体的管理制度及应急措施。
2.1.3 沿空留巷技术应用。工作面切眼距离水仓140m，当工作面回采至135m时需采用沿空留巷方式对排水系统进行保护，这样才能保证排水、生产互不影响。①工作面煤层顶板为火成岩，完整性较好，原巷道采用锚网支护，因此，留巷方式为：巷道上帮（煤壁侧）下设1排密集木点柱，靠近木点柱再补打2排顺峒梁（单体液压支柱配1m铰接梁，一梁一柱），下帮补打1排顺峒梁。②随着工作面推进，留巷段须采取通风措施，加强瓦斯检查及后路巷道维修，确保安全生产。③留巷长度60m后，工作面为上山推进，不再进行沿空留巷，将水仓排水设备一次性外移至工作面付巷口，以后随着工作面回采逐步外移。外移排水设备前，付巷口须先安设有足够排水能力的设备控制水位。
2.2 ZY6000/14/26型与ZF2400/16/24BG型液压支架配套应用技术 ①工作面运巷以下1～4号安装4架ZF2400-16/24BG型液压支架，5～72号支架为ZY6000/
14/26型液压支架。靠近工作面机头处2架ZF2400-
16/24BG型液压支架通过输送机底抬梁正常连接输送机，下侧2架ZF2400-16/24BG型支架推移杆通过安装0.5m0.5m长的加长杆连接输送机。②66～68号使用排头支架，其顶梁小于其余ZY6000/14/26型液压支架0.5m，生产时其滞后下部液压支架0.5m，上部4架ZF2400-16/24
BG型液压支架后立柱将与排头架立柱对齐，这两种支架人行道成直线，行人畅通。③工作面生产时ZY6000/14/26型支架保持小板距，ZF2400-16/24BG型支架保持大板距，前伸缩梁伸出0.5m，使前梁顶端与下部支架前梁顶端成直线，可以有效支护顶板。④工作面在上端头割煤后，ZF2400-16/24BG型支架及时伸出剩余伸缩梁支护顶板，并及时推移输送机及移架。⑤上部ZF2400-16/24BG型支架移架时，降架不超过下部ZY6000/14/26型液压支架侧护板的2/3。⑥工作面采高不超过2.4m，确保支架支护接顶严密，严禁超高。
2.3 综采工作面连续减架技术应用 ①制定减架安全技术措施，加强对付巷口顶板支护，创造有利于减架的安全空间。减架安排在检修班进行，保证了生产的正常进行。②ZY6000/14/26型液压支架重19.886吨，运输路线巷道最大坡度为+20度，制定专项安全技术措施，强化安全设施应用，确保了安全运输。③安排管理人员现场跟班，解决回收支架期间出现的问题，保证了回采工作面连续生产。
3 主要技术关键及创新点
①采用强制技术破坏坚硬火成岩顶板的完整性，减少了钻孔施工工作量，缩短了顶板跨落步距，实现了安全生产。②利用付巷兼做疏水巷对底板H1火成岩水疏放技术应用，节省了专用疏水巷施工工程量，做到了疏放水与回采同步进行，消除了水害威胁。③工作面连续减架技术实现了工作面生产与减架互不影响，保证了工作面连续生产，充分回收了煤炭资源。
4 实践应用情况
坚硬火成岩顶板工作面疏水降压开采技术在下组煤1906面应用后效果非常明显，解决了影响1906工作面开采的诸多技术难题，保证了工作面开采的连续性，对完成矿井产量起到了积极推动作用。1906面8月份安装，11月份结束，在开采过程中，通过加强管理、采用先进的技术手段，满足了工作面开采需求，实现了安全生产，创造了可观的社会效益和经济效益，在条件类似的矿井具有广泛的推广应用前景。
参考文献：
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