李冰冰
淮河能源控股集团顾北煤矿，安徽淮南 232001
摘要：本文以淮浙煤电公司顾北煤矿的A组煤首采面13121综采工作面为工程背景，根据矿井A组煤特性及采场接替情况，采用分层开采技术，优化了先进设备选型，为工作面安全高效回采创造了有利条件。该工作面回采前对切眼及顺槽砂岩直覆区进行切顶爆破，对工作面采取优化煤层注水工艺、过断层超前注浆加固等一系列过断层措施，有效保证了该面的安全、高效生产，实现了顾北煤矿分层开采的成功实践，为今后A组煤的连续安全高效回采提供了宝贵的经验。
关键词：工作面；高效；回采；技术
1 工作面开采条件?
1.1工作面地质概况
13121工作面为顾北矿南一1煤采区首采工作面。工作面为倾向长壁布置，面长205m，可采长度1051.6m，平均煤厚7.5m。工作面采用分层开采，上分层回采高度为4～4.5m。工作面面内主要断层有：FS963(H=0～6m)、FS964(H=0～6m)、FS965(H=0～3m)、FS1086(H=0～5m)、FS466（H=2.6-8.1m）等断层，对该面回采影响较大。
1.2分层开采方案的选择
根据顾北煤矿A组煤的特性，煤厚平均7.5m，如果采用一次采全高工艺回采，煤壁采高大，顶帮管理难度大，易片帮掉顶。兄弟矿井类似条件下的A组煤工作面在回采过程中，均或多或少地发生过大面积片帮冒顶事故，既影响产量和煤质，又给安全管理带来极大的隐患，尤其是在遇顶板破碎带或断层时，问题尤为突出。一次采全高回采时，因受两顺槽高度限制，工作面两端头采高较低，丢失煤炭较多，降低了A组煤回采率，造成极大的浪费。
经过反复对比，顾北矿13121工作面采用分层开采技术：上分层回采高度4～4.5m，回采期间通过初采铺设柔性网造人工假顶、顺槽埋管注浆、架后洒浆等措施形成再生顶板，消除采空区的发火隐患，为下分层的开采创造条件。通过分层开采工艺的使用，既能保证矿井产量和煤炭回采率，还能有效提高煤质，增加矿井效益。同时，分层开采还增加了A组煤工作面个数，有利于矿井接替，实现连续高效生产。
2 强制放顶
2.1工作面顶板存在的问题
根据工作面顶板岩性分析，老顶为细砂岩，厚度为2～18m，平均厚度为8.1m，坚硬顶板强度高、节理、裂隙不发育，具有整体性好和自稳能力强等特点，在开采过程中容易形成大面积悬顶，给工作面安全生产带来隐患。因此，为了保证工作面安全、高效生产，必须提前对顶板进行预裂爆破。
2.2对工作面及回风顺槽的砂岩直覆段顶板实施强制放顶
为保证工作面初采初放工作安全顺利的进行，避免因老顶突然来压造成工作面压架事故的发生，针对工作面切眼及回风顺槽出口150m范围内的砂岩直覆顶板，制定了切眼强制放顶方案，并按照方案实施爆破，对顶板进行了弱化处理。
为保证工作面初采安全快速回采，我们优化了强制放顶工艺。在工作面设备安装前，在切眼和回风顺槽内施工了顶板钻孔，并对孔口进行有效保护。在工作面回采3刀后，在切眼进行强制放顶爆破作业，并分三次对回风顺槽内的顶板钻孔进行爆破作业。这样，既保证了工作面初采期间的安全，又将强制放顶对工作面生产的影响减少到最低限度。
2.3强制放顶效果
工作面2019年7月5日夜班开始试生产，7月7日早、中班进行强制放顶爆破施工。7月15日中班老塘初次大面积来压，初次来压步距约为28米（含切眼8m）；7月18~19日工作面首次周期来压，周期来压步距约为12-16米；从工作面采空区情况看，采空区顶板冒落充分，无大面积悬顶情况，工作面支架压力较稳定，初放期间支架的压力未超过支架的最大工作阻力，完全达到保证工作面安全生产的目标，超出了预期效果。
3工作面过FS466、FS963、FS964断层注浆加固方案
3.1顺槽帷幕注浆加固
注浆设计：钻孔直径42mm，孔深4m，临近上下钻孔平距3m，采用4分钢管注久米纳矿用无机充填加固材料（采用FKSJ-38/6型封孔器封孔，封孔位置距孔口不小于1.5m），注浆压力5～8MPa。
3.2回风顺槽平行深孔超前预注浆
注浆范围：回风顺槽退尺点443～784m（1#孔位置-20#孔位置）范围内。
注浆设计：注浆范围每隔20m依次施工一个长钻孔，孔径Φ94 mm，钻孔方向垂直巷道中线，开孔高度距巷道底板2m，共20个。
3.3胶带机顺槽平行深孔超前预注浆
注浆加固范围：针对断层FS466（倾角70°，落差2.6～8.1m），确定加固范围为退尺点851m-921m（1#～8#孔位置）。
注浆加固设计：每隔15m依次施工一个长钻孔，孔径Φ94 mm，钻孔方向垂直巷道中线，开孔高度距巷道底板2m，共5个。
3.4注浆效果
通过过断层超前注浆加固，将破碎煤岩体固结，提高了煤体整体强度和整体承载能力，为工作面安全高效开采创造有利条件。根据煤层赋存情况对帷幕注浆方案调整优化，在保证深孔注浆效果的前提下，减少帷幕注浆钻孔和注浆量，该面合计注浆量25.4t，实现了快速高效地治理断层。
该工作面在过断层期间，未发生顶板冒顶、片帮事故，帷幕注浆后巷道位移量较小，保证了工作面回采进度，增加了煤炭回采率，提高了煤质，确保了工作面安全高效回采。
4煤层注水
4.1煤层注水方案
工作面采用两种方式进行煤层注水：
（1）两巷顺层孔静压注水：超前工作面5个抽采孔提前注水，注水孔数5个，顺层孔利用修整班时间每天注水约5小时，统计每孔注水量约0.6t。
（2）工作面动压注水：早班检修时间工作面施工钻孔或利用瓦斯排放钻孔、预测孔全工作面多孔同时动压注水，工作面孔深6～10m，孔间距3～5m，一般采用小流量长时间注水方法才能使煤体得到充分湿润。
经过计算得知：Q=1.1×8m×5m×4.2m×1.35t/m3×0.01m3/t=2.5m3
即每孔需注入水流2.5m3。
根据现场实测平均每三孔每小时注水量约1.5t（压力1.5~2.5MPa），平均每三孔注水量在7.5m3，注水时间需在5小时以上，基本满足注水要求。
4.2煤层注水效果
根据工作面的煤层产状，通过合理选择煤层注水钻孔施工工艺，优化煤层注水参数，减少煤层注水效果影响因素，加强煤层注水日常管理，使得煤体得到有效的湿润，增加煤层含水率、降低煤尘、稀释瓦斯、加固煤帮等作用；改善了煤体的稳定性，煤层含水率最大能增加1.5个百分点，工作面采高由原设计4米提高到4.5米，增加回采量16万吨。工作面回采期间未发生大面积片帮掉顶事故，保证了工作面安全高效回采。
5结论
顾北煤矿13121工作面作为南翼A组煤首采工作面，首次采用分层开采，通过对切眼及回风顺槽150m范围内的砂岩直覆顶板进行切顶爆破，减少采空区大面积悬顶，避免了大面积顶板来压造成的顶板事故；工作面回采及过断层期间，对煤壁进行长时间、小流量、低压力注水，有效降低瓦斯浓度，提高煤层湿润效果，加固煤帮等作用，提高的资源回收率，回采历时近11个月，回采产量171万吨，实现了安全高效回采的同时，还提高了经济效益。
参考文献：
综采工作面过大断层技术研究.科技视界,2012年第30期
[2]山西焦煤西山煤电集团公司东曲矿.综采工作面煤层注水及效果分析, （2009）01.