厚煤層近距離跨巷開采實(shí)踐

于志濤

摘 要：在煤礦回采過程中，為了通風(fēng)或是運(yùn)料，經(jīng)常會(huì)遇到上面是煤層，底板有巷道的現(xiàn)象，在這種情況下，如果正常回采，在工作面推到底板巷道的上方時(shí)，底板巷道會(huì)開裂或塌陷，造成安全事故。如果不采，又造成資源浪費(fèi)，為最大限度不浪費(fèi)資源，在工作面推進(jìn)時(shí)，勢必會(huì)跨巷回采，也就是跨過底板巷道直接采煤。如何保證在跨巷回采時(shí)的安全，還要保證巷道繼續(xù)發(fā)揮作用，那么就需要對(duì)底板巷道進(jìn)行加固，然而受兩幫壓力和頂板采煤的影響，底板巷道的支護(hù)困難相當(dāng)大，所以，做好底板巷道的支護(hù)技術(shù)研究，對(duì)節(jié)約資源、安全生產(chǎn)有著十分重要的意義。

關(guān)鍵詞：煤層厚度；開采；回采

中圖分類號(hào)： TD327 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1673-1069（2017）05-196-2

0 引言

通過在辛安礦214采區(qū)2145上塊外段綜放工作面成功實(shí)現(xiàn)跨上山開采，提高了采區(qū)回采率、緩解了采掘接替緊張狀況，不但可以多回收煤炭資源，還減少了巷道掘進(jìn)工程量，為以后類為今后礦井其他采區(qū)跨巷回采提供了可靠地技術(shù)支持和保障。

1 112145上塊外段綜放工作面概況

2145上塊外段工作面為214采區(qū)上山煤柱中段，南北兩側(cè)分別與2145上塊工作面、2103上塊工作面采空區(qū)相鄰，東西兩側(cè)分別以f214-2斷層（H=9.5m，∠80°）、F37斷層（H=73m，∠50°）為界。工作面上覆及下伏各煤層均未采掘。工作面開采煤層屬二迭系下統(tǒng)山西組，煤層賦存穩(wěn)定，煤厚變化小，工作面煤層厚度分別為4.2～4.4m，煤層平均厚度4.3m，煤層結(jié)構(gòu)簡單，煤層傾角最小19°，最大21°，平均20°。本工作面走向長度平均為220m，傾斜長度平均為90m。工作面基本頂為細(xì)粒砂巖，厚度12m，直接頂為粉砂巖，厚度1.4m，直接底為泥質(zhì)粉砂巖，厚度3.9m，基本底為細(xì)粒砂巖，厚度9.0m。預(yù)計(jì)本工作面正常涌水量為0.1m3/min，最大涌水量為0.2m3/min，水文地質(zhì)條件清晰，無水害威脅。

112145上塊外段輕放工作面屬邊腳煤，回采過程中，必須從214軌道上山、214通風(fēng)上山及214運(yùn)煤上山上部通過才有可采儲(chǔ)量，否則工作面還不夠掘進(jìn)成本。該工作面傾斜長度90m，112145上塊外段輕放工作面與214三條上山層位關(guān)系為：與214軌道上山之間巖柱為37m，與214通風(fēng)上山之間巖柱為16m，與214運(yùn)煤上山之間巖柱為8m。三條上山擔(dān)負(fù)著通風(fēng)和運(yùn)料的任務(wù)，即要保證暢通，還必須正常生產(chǎn)。由于煤層的回采引起頂板的垮落，造成巷道壓力的變化，研究巷道壓力變化的范圍和強(qiáng)度對(duì)我們意義重大，現(xiàn)以運(yùn)煤上山為例，研究工作面回采對(duì)底板巷道變形的影響。

2 跨巷開采的必要性分析

受214采區(qū)煤層賦存條件影響，2145上塊工作面中間有一條f214-2（H=9.5m，∠80°）斷層，2145上塊工作面采至設(shè)計(jì)停采線處工作面以無法回采，2145上塊工作面停采線距2103上塊采空區(qū)距離為230m，考慮2014年產(chǎn)量及銜接情況，為提高采區(qū)回采率、緩解采掘接替緊張狀況，不但可以多回收煤炭資源，還減少了巷道掘進(jìn)工程量。礦相關(guān)技術(shù)人員經(jīng)過分析論證，決定在2145上塊工作面采空區(qū)與2103上塊采空區(qū)中間布置一個(gè)工作面?？梢栽鲩L該采區(qū)的回采時(shí)間，以解決礦井采掘接替緊張狀況，并提高該采區(qū)回采率及為今后礦井跨上山開采積累經(jīng)驗(yàn)。見圖一2145上塊綜放工作面跨上山開采施工方案示意圖。

3 跨巷過程中的管理及措施

3.1 跨巷前準(zhǔn)備工作

112145上塊外段工作面回采后，將在214采區(qū)上山上方形成寬度為90m的采空區(qū)，由于開采后受地引力重新分布的影響，預(yù)計(jì)在214采區(qū)上山受采動(dòng)影響較為明顯的區(qū)域?yàn)?12145上塊外段工作面正下方90m范圍內(nèi)，以及向東、向西各30m范圍。為了避免214采區(qū)上山在跨巷回采期間及回采后遭到破壞，影響巷道的正常使用，經(jīng)過綜合分析后，我們預(yù)先對(duì)214采區(qū)運(yùn)煤上山采取U36箍支護(hù)加固。

U36支護(hù)參數(shù)及要求：

①采用U36型鋼支架進(jìn)行加固，每架U36型鋼支架由三節(jié)組成。

②U型鋼支架間距為0.8m。

③U型鋼搭接長度為400mm，采用6副卡蘭和3副拉桿進(jìn)行連接固定，每6°有1°的迎山角，并且保證柱腿打在實(shí)底上。

④卡蘭螺母預(yù)緊力矩不小于300N·m。

⑤U型鋼支架必須背緊背實(shí)，作為背板的板梁兩端必須過梁，確保支架與巷道噴體緊密接觸，防止支架受壓不均勻，影響支護(hù)強(qiáng)度。

⑥U型鋼卡蘭螺絲必須上緊，達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)緊力矩，防止支架在受壓過程中下滑。

3.2 跨巷回采過程中采取的措施

①跨采期間，避免工作面壓力集中在采區(qū)上山處，嚴(yán)格執(zhí)行正規(guī)循環(huán)，加快工作面推進(jìn)速度，同時(shí)減少刮板輸送機(jī)、采煤機(jī)和液壓支架在采取上山上方停留的時(shí)間。

②嚴(yán)格按照規(guī)程措施執(zhí)行，進(jìn)行正規(guī)操作。

③加強(qiáng)機(jī)電設(shè)備管理，確?？缟仙介_采期間設(shè)備運(yùn)行正常，盡可能減少設(shè)備故障率，為工作面提高正規(guī)循環(huán)率創(chuàng)造條件。采煤隊(duì)除每天按規(guī)定對(duì)區(qū)域內(nèi)設(shè)備進(jìn)行檢查維護(hù)外，出煤時(shí)，必須有一名電鉗工現(xiàn)場跟班，以便于及時(shí)處理各類故障。

4 巷道變形觀測及巷道變形數(shù)據(jù)總結(jié)

巷道變形觀測來源于每條上山的9個(gè)觀測點(diǎn)，觀測頻率每天觀測一次，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，當(dāng)上巷推進(jìn)62m，下巷推進(jìn)55m時(shí)進(jìn)入214軌道上山，再推進(jìn)30m時(shí)進(jìn)入214通風(fēng)上山，再推進(jìn)31m時(shí)進(jìn)入214運(yùn)煤上山上部，影響推進(jìn)長度125m，運(yùn)煤上山原始支護(hù)形式為錨網(wǎng)索噴

數(shù)據(jù)來源，首先在214運(yùn)煤上山、214通風(fēng)上山和214軌道上山上各設(shè)計(jì)9個(gè)觀測點(diǎn)，觀測點(diǎn)之間間距20m，每個(gè)觀測點(diǎn)采用人工觀測，觀測方法：每個(gè)觀測點(diǎn)處分別采用十字線標(biāo)出四個(gè)點(diǎn)，每天觀測一次，觀測精度為1mm，用于測量頂?shù)装搴拖锏纼蓭妥兓浚ㄟ^對(duì)214通風(fēng)上山和軌道上山的變化觀測分析得出，由于工作面與通風(fēng)上山和軌道上山之間的巖柱大，回采期間基本不影響巷道變形，在此不再進(jìn)行分析。當(dāng)工作面距運(yùn)煤上山小于14m（水平距離）時(shí)，巷道變形嚴(yán)重，每天頂板下沉3-4mm，底板鼓起3-4mm，每天兩幫變形2-3mm，在工作面距離運(yùn)煤上山14m-30m（水平距離）范圍時(shí)巷道變形趨于平緩，每天頂板下沉1-2mm，底板鼓起1-3mm，兩幫收縮1-2mm，當(dāng)工作面距離運(yùn)煤上山超過30m（水平距離）時(shí)，巷道變形基本恢復(fù)正常，不在進(jìn)行分析，現(xiàn)僅以回采與運(yùn)煤上山變形進(jìn)行分析。

通過分析得出以下結(jié)論：

①U型鋼支架支護(hù)施工方便，使用設(shè)備簡單，易操作。

②工作面跨巷回采時(shí)，當(dāng)工作面與被跨巷道巖柱為8m時(shí)，工作面在距被跨巷道30m前，被跨巷道就開始受到回采工作面的破壞，采用該加固方案必須在工作面距被跨巷道30m以前，被跨巷道必須加固完畢。

③工作面跨巷回采時(shí)，被跨巷道兩幫和底板變破壞程度和速度要遠(yuǎn)大于頂板的破壞程度和速度，在采用該加固方案時(shí)，必須加強(qiáng)巷道兩幫的支護(hù)強(qiáng)度，防止兩幫破壞嚴(yán)重，在有條件的情況下，采取合理的支護(hù)方式對(duì)巷道底板進(jìn)行加固，確保巷道正常使用以及巷道的穩(wěn)定性。

5 回采工作面跨巷回采的建議

為減少跨巷回采對(duì)底板（采區(qū)上山）巷道的破壞，除選擇合適的支護(hù)強(qiáng)度和支護(hù)方式外，還可以采取以下措施進(jìn)行控制；帶壓擦頂移架，增大支架的初撐力，嚴(yán)格按照規(guī)程措施執(zhí)行，嚴(yán)格執(zhí)行正規(guī)循環(huán)，加快工作面推進(jìn)速度，簡短工作面推進(jìn)對(duì)采區(qū)上山的影響，在工作面距運(yùn)煤上山30m前必須對(duì)被跨巷道加固完畢。

6 結(jié)語

通過綜采工作面跨上山開采技術(shù)在2145上塊工作面的實(shí)踐，增加工作面可采儲(chǔ)量88728噸，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益1400余萬元；同時(shí)，因該工作面回采期的延長，緩解了采區(qū)接替緊張狀況。并且，此次112145上塊外段工作面成功跨巷回采的經(jīng)驗(yàn)說明， 只要做到科學(xué)組織、措施得當(dāng)，并做到超前實(shí)施， 即使在8m巖柱的條件下進(jìn)行跨巷回采，同樣也可以達(dá)到目的，為礦井今后其他采區(qū)的跨上山開采提供了豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。