山东能源新矿集团山东盛泉矿业有限公司 山东泰安 271207
泉沟煤矿矿井始建于1958年，原为新泰县小煤窑，先后经过几次改扩建。1980年达到核定生产能力生产能力45万t/a。1993年12月30日注销设计生产能力。2007年2月完成矿山改制，企业名称由新汶矿业集团泉沟煤矿有限公司变更为山东盛泉矿业有限公司。矿井资源枯竭，现在处于矿井的收缩开采阶段，主要开采断层煤柱和大巷保护煤柱，井筒保护煤柱，矿井开采条件复杂，断层应力、采空区应力集中。为保证回采工作面回撤期间的安全，认真研究、深入讨论41501外采煤工作面末采及撤除期间顶板应力显现剧烈的原因，为同类条件下停采线的确定和末采期间的管理积累经验。
一、41501外面概况
41501外面位于山东盛泉矿业有限公司中部，是-115四采运输巷、四采总回的保护煤柱，以北为F14-1大断层，落差40-80米；以东为F4大断层，落差18-150米，上距十一层煤60米，上覆十一层煤已经开采，仅仅保留巷道两侧各30米的煤柱。上距十三层煤17米，上覆十三层煤西侧已经全部开采。41501外面走向长度180米，倾斜长度100米。附图1：
2016年11月27日夜班工作面推采至距停采线20.4m处，由于11月生产任务已完成，27日放假一天，并于28-29日全矿井检修两天，41501外采煤工作面停产3天。30日早班开工时发现全面出现明显的压力显现，溜头至25节机道内顶板局部出现离层现象。12月2日中班推采时开始铺设金属菱形网，3日中班42-55节断层处受来压影响局部顶板漏顶。7日中班停止移架，拆除支架与溜槽连接并开始打锚杆。支护到第二排锚杆时由于顶板变化较为剧烈，决定将煤机停在工作面溜尾，停止割煤，由掘进项目部炮采1个循环后支设第三排及第四排锚杆。15日早班开始撤除液压支架，撤除至第10架时顶板出现剧烈的下沉现象，从第10架向上30米，顶板从煤壁断开，整体下沉1米，决定对工作面下半部卧底清理后再进行撤除。卧底后发现顶板继续下沉，依然无法正常回撤，决定舍弃7架液压支架。从第18架开始回撤，25日完成41501外面撤除。
二、原因分析
1、采空区应力集中。
⑴四采十一层采空区在41501外采煤工作面西部、西南部及南部均有分布，西部为41101采煤工作面，平均标高-80m，与工作面溜头平距40m；西南部及南部为41102采煤工作面，平均标高-120m，西南部与工作面溜头平距35m；南部与工作面溜头平距100m。41501外采煤工作面溜头15m处于41101、41102采煤工作面采空区应力集中影响范围内，导致四采十一层采空区应力集中对41501外采煤工作面撤除影响极为剧烈（附图：2）。
⑤四采十三层采空区在41501外采煤工作面西南部，平距70m，41302采煤工作面平均标高-140m，41303采煤工作面平均标高-170m，41302、41303采煤工作面采空区应力显现对41501外采煤工作面溜头顶板变形有一定影响，但并非主要影响（附图3）。
2、断层应力。
41501外采煤工作面末采期间过断层f1（H=1.5m 55°）及f2（H=1.6m 57°），两断层在工作面揭露为一条断层，落差3.8m，35-55架受断层影响顶板破碎，维护难度极大，推采时断层带每个循环对顶板打锚杆支护仍然没有控制住顶板，发生了局部漏冒现象。
3、周期来压影响。
41501外采煤工作面初次来压步距16m，周期来压步距13m，2016年11月27日夜班工作面运输巷推采至D19点前45.2m，经矿研究决定停产1天，检修2天，此时工作面溜头距切眼下头距离为146m，正好处于工作面周期来压期间。检修停产3天受周期来压的压力显现及上覆煤层应力集中作用，造成机道顶板出现离层现象。
4、仰采。
工作面末采期间平均仰采角度13.4°（下巷11.3°、上巷15.6°），工作面推采过后采空区顶板随之冒落，按照采空区冒落角62°分析，仰采导致采空区冒落直接作用于工作面机道上方顶板，致使工作面顶板承压超负荷，发生离层现象，局部顶板出现裂缝。
三、结论
1、41501外采煤工作面上覆采空区较多，停采线位与四采十一层采空区应力集中内，对41501撤除影响剧烈，是造成此次撤除期间压力大的主要原因。13层采煤工作面采空区应力显现对41501外采煤工作面溜头顶板变形有一定影响，但是由于十一层的应力和十三层的应力集中叠加，加大了41501外采煤工作面的压力。
2、41501外采煤工作面停采线在周期来压的峰值区，停采后停产3天未回撤，造成顶板从煤壁子断裂，断裂后悬臂梁不起作用，造成压力急增。是造成此次撤除期间顶板断裂的主要原因。
3、41501外采煤工作面仰采造成机道顶板承压较大，是造成此次撤除期间压力大的主要之一。
四、防范措施
1、合理选取工作面停采位置。避免工作面在应力集中区域停采；避免在周期来压峰值区停采；避免在断层附近停采。当一种原因无法避免时，可以加强撤面期间的支护，在确保安全的情况下回撤，严禁出现各种因素叠加时停采撤面。
2、工作面临近撤除时避免因检修、放假等原因长时间停产搁置。
3、工作面因检修、放假等原因必须要停产时，必须提前测算，避开周期来压。
4、工作面仰采需减少端面距，端面距过大时必须在机道内支设临时支护，保证机道内支护强度。
参考文献：
[1]【采矿工程设计手册】【矿山压力与岩层控制】
论文作者:武长金
论文发表刊物:《基层建设》2018年第5期
论文发表时间:2018/5/21
标签：工作面论文; 顶板论文; 采空区论文; 应力论文; 断层论文; 矿井论文; 周期论文; 《基层建设》2018年第5期论文;