孤岛工作面背景及意义

孤岛工作面背景及意义：

Ⅲ-1采区原为村庄下条带开采，该采区原布置了四个条带回采工作面，即Ⅲ311、Ⅲ311上、Ⅲ313、Ⅲ315工作面，投产时间为2001年5月，于2004年11月回采结束。2005年决定该Ⅲ-1采区全采，并对原工作面间的留有的条带煤柱进行回收。根据Ⅲ-1采区村庄下设计的条带开采情况(工作面有走向条采、倾斜条采、混合条采），在Ⅲ-1采区布置了两个孤岛高普工作面：即Ⅲ315上、Ⅲ313上工作面。可采储量35万吨，但由于Ⅲ-1采区为高瓦斯采区，新设计布置的孤岛工作面肯定会受到回采过的工作面采空区的顶板、瓦斯、水等灾害的威胁，在安全管理方面面临诸多的问题。我国煤矿孤岛高普工作面的开采布置，是一个技术难题，如何在突出煤层、高瓦斯孤岛工作面做到安全回采，在现场管理技术上必须不断的研究、摸索，使技术日趋成熟。

1、高普工作面采煤方法及顶板管理：

1.1采煤方法：采用走向长壁后退式、全部垮落法回采。采用采煤机割煤，人工辅助清理余煤（落煤方式：采用MG150/375－W双滚筒采煤机落煤；进刀方式：工作面中部斜切进刀）,工作面使用链板机运煤。

1.2顶板管理：工作面使用DZ25型单体液压支柱和1.2m铰接顶梁组成的错梁齐柱管理顶板，采用“三、四”峒管理，最大控顶距为5.4m，最小控顶距为4.2m，放顶步距为1.2m。

2、高普工作面在顶板管理方面所遇到的问题。

Ⅲ315上高普工作面于2006年4月进行安装，在调试阶段，工作面在顶板管理方面遇到了前所未有的压力。

（1）、由于Ⅲ315上工作面属于煤柱的回收，孤岛开采，应力集中，周期来压频繁（正常工作面周期来压一般为17m~22m，但从Ⅲ315上工作面矿压监测数据分析得出：孤岛工作面周期来压缩短为7m~13m），周期来压期间，工作面顶板压力增大，煤壁片帮，顶板断裂、破碎，掉顶，支柱下沉量增大，造成煤机割煤后来不及挂梁的情况下，顶板出现断裂掉顶，延长煤机的割煤时间，顶板管理难度增加。

（2）、工作面使用的支柱为DW35-180/100X悬浮单体液压支柱，因工作面周期来压频繁，顶板下沉量大，从工作面支柱初撑力观测线的监测可以看出：煤壁采高为2.2m~3.0m，到老塘末排支柱后采高降低到1.5m~2.2mm左右，顶板下沉量为0.7m~0.8m，远远超过技术规定的顶板下沉量（≯0.42m），造成支柱埋的很深（柱筒被埋1.5m左右），回柱难度加大，往往回柱占去一个小班的2/3时间，工作面循环跟不上去，推进缓慢，顶板压力愈增，煤壁顶板破碎，形成恶性循环，造成每圆班仅割煤3~4刀（在正常情况下，煤圆班割煤达6－8刀）。

（3）、工作面煤壁片帮掉顶，造成煤壁始终有贴帮柱（悬浮单体支柱在注水后，每根200多斤），到煤机启动前，贴帮柱必须替掉，来回运转，大大增强了工人的劳动强度；同时来回的补柱与柱替，造成破碎顶板二次松动，作业的风险性增加，安全系数降低。

（4）、由于工作面推进缓慢，造成应力集中煤壁，超前压力增大，两巷支架变形，底鼓、顶压现象严重，巷道高度不够，使两巷超前管理加大。

4、采取的技术依据及措施

4.1、技术依据：

在采煤工作面顶板管理方面，根据Ⅲ-1采区老工作面的顶板状况、矿压观测资料及采空区顶板压力情况，在工作面顶板破碎、压力大的情况下，研究摸索出新工作面的矿压参数，初步掌握了孤岛工作面顶板周期来压的步距及活动规律，通过合理的支护设计，能有效的控制顶板来压。

4.2、技术措施：

（1）、通过不断摸索工作面的矿压参数，详细掌握了孤岛工作面顶板周期来压的活动规律、顶板来压情况后，及时地改变支护设计，工作面柱距由原来的0.5m调整为0.45m。

（2）、改变工作面支柱型号，DW35-180/100X悬浮单体液压支柱改为DZ25m单体支柱，采高调整为2.2m，采夹矸以上煤层。支柱调整后，工作面回柱时间由原来的4~5个多小时降低到现在的0.5小时左右，使工作面推进速度快了3~4倍。

(3)、支柱调整后，为确保支柱初撑力，DZ25m单体支柱必须穿铁鞋，并在次基础上加大矿压监测的力度，发现支柱初撑力不够及时进行二次补液，要求回柱前、割煤前支柱必须补液。

（4）、工作面仰采改为俯采，上部工作面超前5~6m，以缓解顶板对煤壁的压力,减少片帮。在工作面进行调整以后，煤壁片帮和顶板断裂掉顶现象明显得到了好转。

（5）、工作面顶板破碎段实行基本支架间套长钢梁作为辅助棚重点管理煤壁，每次在工作面回柱前，提前把长钢梁移至煤壁，争取在顶板未来压之前，把煤壁顶板超前管理好。

（6）、工作面顶板完好段必须做到错梁齐柱，顶板破碎段（包括断层处）在顶板允许的情况下梁头逐步进行调整，

（7）、重点加强老塘的回柱工作，管理好顶板，防止老塘回柱时脱档，工作面断层处回柱时要做到优先回柱。

（8）、加强工作面煤壁的管理，片帮处及时进行超前挂梁，断层或构造处实行超采一排，使煤机在割煤时，能正常作业。

（9）、煤机每次割煤后，严格执行追机作业制度，应及时间隔挂梁，挂梁距机组不得小于3m，不得落后机组10m，同时提高煤机手对煤机操作能力，避免因孤岛工作面倾角较大，在煤机在割煤时，避免煤机下滑和煤壁割的不直，争取做到不回刀，减少洒煤，为抵车赢取时间。

（10）、由于两巷压力大、应力集中，超前走向挑棚由原来的10m改为20m。

4.3、具体实施：

压力与挑战并存，2006年5月孤岛工作面进行安装后，通过吸取兄弟矿井高普的成功经验，同时根据孟庄煤矿孤岛工作面顶板的特点，及时采取有效针对性措施，到2006年7月下旬高普工作面逐步步入轨道，投入到正常的回采阶段，8月月产量猛增到21000吨。

5、获得的效益

通过以上采取一系列有效措施，现在Ⅲ315上高普工作面每天割煤8~9刀，月产量提高到原来的190％，实现了历史性的突破！实现高档普采工作面高产高效的自身价值。由于孤岛工作面的快速推进，顶板压力得到缓解，顶板下沉量降低到现在的0.2m，工作面、两巷的材料管理、维修费用及设备的各种维修费用、吨煤成本费用等等大幅度减少，每月由原来的30000元减少到现在的5000元，经济效益明显。

6、推广建议与展望

我国煤矿孤岛工作面的布置开采，是一个技术难题，如何在突出煤层、高瓦斯工作面做到安全回采，在现场管理技术上工作面必须有科学合理的支护设计，工作面煤壁的超前管理、严格的追击作业制度极为重要。

孟庄煤矿孤岛高普工作面开采的研究，顶板管理方面的日趋成熟，技术的不断完善，为我集团公司以后高瓦斯区域剩余煤柱的回收、采区无煤柱回采技术提供了借鉴。