青岗坪煤矿42106工作面布置方案
一、工作面概况
42106综放工作面为本矿井的下一个接续面，该工作面布臵在一采区东翼，是一采区东翼的第三个工作面。42106工作面东为工广保安煤柱，南与42104工作面采空区相邻，西为一采区集中巷保护煤柱，北面为未采区。工作面走向长度1360m左右，预计煤层倾角3～9°，煤层厚度9m左右。
二、工作面布臵方案
考虑到华能煤业公司推行窄煤柱开采的意向，结合本矿井实际开采条件，42106工作面布臵提出两个方案，即窄煤柱开采方案和正常煤柱开采方案（参见附图），具体如下。
方案一（窄煤柱方案）：42106工作面与42104采空区之间留设保护煤柱宽度为7m，工作面倾向长度160m（平距）。
方案二（正常煤柱方案）：42106工作面与42104采空区之间留设保护煤柱宽度为20m，工作面倾向长度150m（平距）。
两个方案工作面主要技术参数、巷道工程量及优缺点等技术条件对照见下表。
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三、方案比较
（一）经济技术比较
方案一留设7m宽窄煤柱的优点是提高煤炭资源回采率，与留设正常20m宽煤柱的方案二相比，增加了13m宽煤柱的可采煤量，经计算，增加的可采煤量为18.36万吨。
方案一与方案二相比在经济、技术方面的缺点是，沿空巷道的支护成本高，掘进速度慢、工效低，巷道维护费用高，采空区放排水工作复杂，排水费用显著增加。具体分析如下：
1.巷道支护成本
根据北京天地科技公司提交的本矿工作面窄煤柱开采巷道支护初始设计，沿空巷道采用特殊的高强度锚杆、锚索及托板支护，加大了巷道顶部和帮部的支护密度，并增加了W钢护板、帮部锚索。经测算，方案一回风顺槽支护材料费为3388.6元/m，巷道工程量为1458m，总计费用494.0万元；方案二支护材料费为1333.9元/m，总计费用192.7万元。可见，沿空巷道仅支护材料成本一项，方案一的支出是方案二的近2.6倍，另有巷道施工及后期维护、巷道喷浆隔离、煤柱加固防渗措施等增加的费用未列入之内。
2.采空区疏排水
42104采空区积水量约10.5万m，动态补给水量为40 m/h左右，经标高推算采空区水位相对于42106回风顺槽的水头高度最大值为15m，7m宽区段煤柱的安全系数不能满足防隔水要求（42104原切眼回柱绞车硐室处煤柱宽度仅3m），因此42106回风顺槽掘进时必须疏排42104采空区积水。疏排水方案如下。
（1）疏排水方式。42104采空区疏排水从42106回风顺槽掘进至采空区积水水位以下开始，采用从掘进巷道向采空区打钻的方法进行
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探放，15m高的水头分3次疏放降水位，每次降5m。即：当42106回风顺槽施工至42104采空区水位标高以下5m时，停止巷道掘进，施工临时水仓、安装排水泵，使用钻机向采空区打钻探放水、抽排，当水位下降至放水钻孔标高（钻孔内的水自然流淌、无水压）时，巷道恢复施工；随着巷道下山掘进当标高下降5m时，再次停止掘进，向采空区打钻探放水、抽排，如此往复3次，直至放完采空区积水，动态补给涌水顺钻孔自然流淌、掘进巷道继续抽排。
（2）排水量计算。考虑到矿井主排水系统及地面井下水处理站的排水与处理污水能力，42106回风顺槽掘进疏排采空区水时需要对放水、排水量进行控制，否则主系统将不能满足要求。目前井下流入井底主水仓的水量（即需要由矿井主排水系统排出的水量）为400m/h左右，井底主排水泵的实际排水能力为470m/h，地面井下水处理站的处理能力为10000m/d（近420m/h）。因此，当42106回风顺槽疏排采空区水时，按照矿井主排水泵满负荷排水能力计算，其放水、排水量应控制在110m/h（470－400＋40＝110；式中40m/h为42104采空区的动态涌水量，下同）以内，而按照井下水处理站的水处理能力，允许的放排水量仅不足60m/h（420－400＋40＝60）。
可见，即使暂不考虑井下水处理站的能力，仅考虑矿井主排水系统的排水能力，采空区放水、排水量应控制在110m/h之内。
（3）排水时间计算。根据上述分析计算应控制的放排水量，排放完42104采空区积水需要的时间为：105000÷(110-40)＝1500小时＝62.5天≈2月。加上建立排水系统、分次降水位挪移水泵及延接排水管路、安装钻机打钻探放等时间，42106回风顺槽掘进因采空区放排水影响的工期应在2个半月左右。采空区放水到位后，需要在42106回风顺槽建立固定排水点，抽排采空区动态涌水，排水工作将延续到33333333
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42106工作面推采过42104采空区原积水水位之后，持续近2年时间。
（4）排水设备。根据所限定的排水量，选用BQS190-40-45型排沙泵（功率45kW，扬程40m，额定流量190m/h，实际排水量120～150 m/h）能够满足采空区放排水要求。现场配备3台排水泵，一用二备（其中备用泵一台供电热备用，一台备故障更换）。排水系统安装2趟φ108或φ159排水钢管，放水钻孔安装套管和闸阀控制放水量。
（二）开采安全性比较
两个方案在开采安全性方面相比，方案一留设窄煤柱对工作面安全开采存在较多的不利因素，尤其是对于本矿井这种受水、火、瓦斯、地压等灾害影响较严重的矿井，安全不利因素更为突出。具体分析如下。
1.矿压问题
从本矿井已开采的4个工作面所揭露的采区地质情况看，一采区东、西两翼地质条件存在较大差异，采区西翼地质构造简单，2个工作面均未遇见明显的断层，而采区东翼的2个工作面均揭露落差超过20m的较大断层，特别是42104回风顺槽揭露区域煤层赋存条件异常，巷道在掘进及工作面回采期间矿压显现明显。由此推测，42106工作面可能存在断层等构造，沿采空区布臵的42106回风顺槽也会有明显的矿压显现，因此当区段采用窄煤柱时，该巷道矿压会加剧，巷道支护及后期维护困难，对采掘生产会产生重大影响。
2.“通防”问题
分析认为，异常的区域地质条件与矿山压力，易导致窄煤柱受压破坏，由此造成采空区与生产空间之间发生气体交换，出现这种情况的后果，一是会导致相邻采空区内的瓦斯、一氧化碳等有害气体向生产空间泄漏，引发事故灾害；二是生产空间的氧气渗入到采空区，引
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起采空区煤炭自燃，影响工作面生产安全。
3.防治水问题
前面已经分析，采用窄煤柱开采必须排放相邻采空区积水。同时，采空区探放水是一项复杂、危险因素较多的工程，实施过程中如果措施不力或出现疏忽大意，易发生重大事故。
四、建议
以上是42106工作面布臵两个技术方案在经济技术及安全方面的分析比较，其中的防排水分析也反映出，对于矿井实际涌水量，本矿井主排水系统的排水能力及污水处理能力较为薄弱，下一步随着开采的深入，矿井涌水量会逐步增加，因此矿井主排水系统及环保达标排放将面临一些问题和隐患。
对于本矿井开采条件与自然灾害因素来说，瓦斯防治、防灭火、防治水问题一直十分突出，因此开采的安全应放在首位。鉴于留窄煤柱布臵42106工作面在安全开采方面存在诸多突出的不利因素，根据区域开采条件，建议采用方案二，即留设20m宽区段煤柱布臵工作面；可以考虑在一采区西翼条件具备的区域试行窄煤柱开采。
青岗坪煤矿
二○一五年八月八日
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青岗坪煤矿42106工作面布置方案
一、工作面概况
42106综放工作面为本矿井的下一个接续面，该工作面布臵在一采区东翼，是一采区东翼的第三个工作面。42106工作面东为工广保安煤柱，南与42104工作面采空区相邻，西为一采区集中巷保护煤柱，北面为未采区。工作面走向长度1360m左右，预计煤层倾角3～9°，煤层厚度9m左右。
二、工作面布臵方案
考虑到华能煤业公司推行窄煤柱开采的意向，结合本矿井实际开采条件，42106工作面布臵提出两个方案，即窄煤柱开采方案和正常煤柱开采方案（参见附图），具体如下。
方案一（窄煤柱方案）：42106工作面与42104采空区之间留设保护煤柱宽度为7m，工作面倾向长度160m（平距）。
方案二（正常煤柱方案）：42106工作面与42104采空区之间留设保护煤柱宽度为20m，工作面倾向长度150m（平距）。
两个方案工作面主要技术参数、巷道工程量及优缺点等技术条件对照见下表。
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三、方案比较
（一）经济技术比较
方案一留设7m宽窄煤柱的优点是提高煤炭资源回采率，与留设正常20m宽煤柱的方案二相比，增加了13m宽煤柱的可采煤量，经计算，增加的可采煤量为18.36万吨。
方案一与方案二相比在经济、技术方面的缺点是，沿空巷道的支护成本高，掘进速度慢、工效低，巷道维护费用高，采空区放排水工作复杂，排水费用显著增加。具体分析如下：
1.巷道支护成本
根据北京天地科技公司提交的本矿工作面窄煤柱开采巷道支护初始设计，沿空巷道采用特殊的高强度锚杆、锚索及托板支护，加大了巷道顶部和帮部的支护密度，并增加了W钢护板、帮部锚索。经测算，方案一回风顺槽支护材料费为3388.6元/m，巷道工程量为1458m，总计费用494.0万元；方案二支护材料费为1333.9元/m，总计费用192.7万元。可见，沿空巷道仅支护材料成本一项，方案一的支出是方案二的近2.6倍，另有巷道施工及后期维护、巷道喷浆隔离、煤柱加固防渗措施等增加的费用未列入之内。
2.采空区疏排水
42104采空区积水量约10.5万m，动态补给水量为40 m/h左右，经标高推算采空区水位相对于42106回风顺槽的水头高度最大值为15m，7m宽区段煤柱的安全系数不能满足防隔水要求（42104原切眼回柱绞车硐室处煤柱宽度仅3m），因此42106回风顺槽掘进时必须疏排42104采空区积水。疏排水方案如下。
（1）疏排水方式。42104采空区疏排水从42106回风顺槽掘进至采空区积水水位以下开始，采用从掘进巷道向采空区打钻的方法进行
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探放，15m高的水头分3次疏放降水位，每次降5m。即：当42106回风顺槽施工至42104采空区水位标高以下5m时，停止巷道掘进，施工临时水仓、安装排水泵，使用钻机向采空区打钻探放水、抽排，当水位下降至放水钻孔标高（钻孔内的水自然流淌、无水压）时，巷道恢复施工；随着巷道下山掘进当标高下降5m时，再次停止掘进，向采空区打钻探放水、抽排，如此往复3次，直至放完采空区积水，动态补给涌水顺钻孔自然流淌、掘进巷道继续抽排。
（2）排水量计算。考虑到矿井主排水系统及地面井下水处理站的排水与处理污水能力，42106回风顺槽掘进疏排采空区水时需要对放水、排水量进行控制，否则主系统将不能满足要求。目前井下流入井底主水仓的水量（即需要由矿井主排水系统排出的水量）为400m/h左右，井底主排水泵的实际排水能力为470m/h，地面井下水处理站的处理能力为10000m/d（近420m/h）。因此，当42106回风顺槽疏排采空区水时，按照矿井主排水泵满负荷排水能力计算，其放水、排水量应控制在110m/h（470－400＋40＝110；式中40m/h为42104采空区的动态涌水量，下同）以内，而按照井下水处理站的水处理能力，允许的放排水量仅不足60m/h（420－400＋40＝60）。
可见，即使暂不考虑井下水处理站的能力，仅考虑矿井主排水系统的排水能力，采空区放水、排水量应控制在110m/h之内。
（3）排水时间计算。根据上述分析计算应控制的放排水量，排放完42104采空区积水需要的时间为：105000÷(110-40)＝1500小时＝62.5天≈2月。加上建立排水系统、分次降水位挪移水泵及延接排水管路、安装钻机打钻探放等时间，42106回风顺槽掘进因采空区放排水影响的工期应在2个半月左右。采空区放水到位后，需要在42106回风顺槽建立固定排水点，抽排采空区动态涌水，排水工作将延续到33333333
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42106工作面推采过42104采空区原积水水位之后，持续近2年时间。
（4）排水设备。根据所限定的排水量，选用BQS190-40-45型排沙泵（功率45kW，扬程40m，额定流量190m/h，实际排水量120～150 m/h）能够满足采空区放排水要求。现场配备3台排水泵，一用二备（其中备用泵一台供电热备用，一台备故障更换）。排水系统安装2趟φ108或φ159排水钢管，放水钻孔安装套管和闸阀控制放水量。
（二）开采安全性比较
两个方案在开采安全性方面相比，方案一留设窄煤柱对工作面安全开采存在较多的不利因素，尤其是对于本矿井这种受水、火、瓦斯、地压等灾害影响较严重的矿井，安全不利因素更为突出。具体分析如下。
1.矿压问题
从本矿井已开采的4个工作面所揭露的采区地质情况看，一采区东、西两翼地质条件存在较大差异，采区西翼地质构造简单，2个工作面均未遇见明显的断层，而采区东翼的2个工作面均揭露落差超过20m的较大断层，特别是42104回风顺槽揭露区域煤层赋存条件异常，巷道在掘进及工作面回采期间矿压显现明显。由此推测，42106工作面可能存在断层等构造，沿采空区布臵的42106回风顺槽也会有明显的矿压显现，因此当区段采用窄煤柱时，该巷道矿压会加剧，巷道支护及后期维护困难，对采掘生产会产生重大影响。
2.“通防”问题
分析认为，异常的区域地质条件与矿山压力，易导致窄煤柱受压破坏，由此造成采空区与生产空间之间发生气体交换，出现这种情况的后果，一是会导致相邻采空区内的瓦斯、一氧化碳等有害气体向生产空间泄漏，引发事故灾害；二是生产空间的氧气渗入到采空区，引
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起采空区煤炭自燃，影响工作面生产安全。
3.防治水问题
前面已经分析，采用窄煤柱开采必须排放相邻采空区积水。同时，采空区探放水是一项复杂、危险因素较多的工程，实施过程中如果措施不力或出现疏忽大意，易发生重大事故。
四、建议
以上是42106工作面布臵两个技术方案在经济技术及安全方面的分析比较，其中的防排水分析也反映出，对于矿井实际涌水量，本矿井主排水系统的排水能力及污水处理能力较为薄弱，下一步随着开采的深入，矿井涌水量会逐步增加，因此矿井主排水系统及环保达标排放将面临一些问题和隐患。
对于本矿井开采条件与自然灾害因素来说，瓦斯防治、防灭火、防治水问题一直十分突出，因此开采的安全应放在首位。鉴于留窄煤柱布臵42106工作面在安全开采方面存在诸多突出的不利因素，根据区域开采条件，建议采用方案二，即留设20m宽区段煤柱布臵工作面；可以考虑在一采区西翼条件具备的区域试行窄煤柱开采。
青岗坪煤矿
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