綜采工作面煤柱下穿層過全斷面無炭柱實(shí)踐

張 卓

(西山煤電集團(tuán)公司 杜兒坪礦，山西 太原 030022)

·技術(shù)經(jīng)驗(yàn)·

綜采工作面煤柱下穿層過全斷面無炭柱實(shí)踐

張 卓

(西山煤電集團(tuán)公司 杜兒坪礦，山西 太原 030022)

介紹了杜兒坪礦南八盤區(qū)73801工作面概況，對在復(fù)雜地質(zhì)條件下，綜采工作面回采過程中同時進(jìn)行過上部實(shí)體煤柱、挑夾石穿層和過全段面無炭柱施工，特別是對各項(xiàng)接替工程，提出了現(xiàn)場技術(shù)指導(dǎo)和施工方案，將降低地質(zhì)和人為因素的影響，可提前加強(qiáng)并采取有效的施工措施和工藝，加強(qiáng)生產(chǎn)組織管理，以保證施工的正常進(jìn)行，提高回采效率，對在復(fù)雜環(huán)境下綜采生產(chǎn)提供了實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

綜采工作面；實(shí)體煤柱；挑夾石穿層；全斷面無炭柱

西山礦區(qū)位于西山煤田東北邊緣，地處太原市萬柏林區(qū)，東距太原市20 km.杜兒坪井田在西山礦區(qū)北部，西銘礦之南，官地礦之北， 地理位置為東經(jīng)112°45′，北緯37°40′. 南八盤區(qū)上限標(biāo)高1 100 m，下限標(biāo)高1 032 m，地面標(biāo)高1 686～1 387 m，走向長2 220 m，傾向長630～1 130 m，面積2 366 520 m2. 根據(jù)盤區(qū)內(nèi)東部2#煤層揭露陷落柱情況分析，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，陷落柱極其發(fā)育，位于陷落柱及大、中型斷裂附近，伴生斷層發(fā)育。且上組煤屬低瓦斯煤，煤層具有爆炸性。盤區(qū)內(nèi)山巒起伏，溝谷向北東折向虎峪河上游。石千峰山嶺縱貫盤區(qū)西部。地表部分地段出露第四系黃土，大面積出露P1-2地層。盤區(qū)內(nèi)無建筑、設(shè)施等。位于盤區(qū)東北部有兩條北東向河溝，折向南東方向流入虎峪河。區(qū)內(nèi)極小面積土地受采動影響可能造成塌陷。

1 工作面概況

73801工作面位于南八盤區(qū)，開采3#煤，工作面東鄰南北瓦斯總尾巷相距55 m，南鄰南八皮帶巷，西鄰73802工作面(相距12 m，已采)，北鄰中部斷層(相距48～69 m).工作面蓋山厚度310～430 m，平均380 m，設(shè)計走向長度972 m，傾斜長114 m，面積110 808 m2，煤層總厚1.50～4.25 m，平均煤厚3.0 m，煤層傾角2°～18°，可采儲量364 626 t，煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜。工作面574～784 m處有2個直徑超過90 m的無炭柱，待回采至該段時，無炭柱迅速增長至110 m，涵蓋了整個工作面。73801工作面示意圖見圖1.

1.1 地質(zhì)條件影響

1) 頂?shù)装鍘r性。工作面?zhèn)雾敒榛液谏鄮r，厚0.5 m；直接頂為黑灰色砂質(zhì)泥巖，以石英長石為主，含少量云母片及植物化石，平均厚度2.0 m；基本頂為灰白色K6中砂巖，以石英長石為主，暗色礦物煤屑次之，斜層理發(fā)育，上部顆粒較粗，裂隙發(fā)育，平均厚度3.0 m.直接底為黑灰色砂質(zhì)泥巖，含植物根化石碎片，平均厚度1.28 m；基本底為灰白色細(xì)礫巖，以石英、暗色礦物為主，泥質(zhì)膠結(jié)，平均厚度2.97 m.

2) 褶曲。工作面前部為向斜構(gòu)造 Z1，軸部在73801軌道巷12#與73801皮帶巷11#之間，軸向北東向，兩翼傾角8°～18°，平均12°。中部為背斜構(gòu)造 Z2，軸部在73801軌道巷10#與73801皮帶巷9#之間，軸向北東向，兩翼傾角2°～11°，平均6°.

3) 斷層。根據(jù)工作面軌道巷和皮帶巷揭露情況，影響工作面回采的共有斷層2條，均為逆斷層，且均在73801軌道巷。2條斷層分別在6#前49 m和11#后4 m附近揭露，落差分別為0.6 m、2.0 m，對工作面回采影響較大。

圖1 73801工作面示意圖

4) 陷落柱。根據(jù)上層2#煤回采實(shí)際揭露情況，工作面分布5個陷落柱，分別為1050#(5 m×2 m)、1052#(41 m×15 m)、1053#(102 m×65 m)、1054#(80 m×66 m)、1055#(33 m×20 m).其中，1052#、1053#、1054#、1055#對回采影響較大。

1.2 工作面巷道狀況影響

兩巷巷道布置狀況影響：73801工作面前部挑夾石區(qū)段2#煤與3#上煤層間距為2.5～3.8 m，后部托夾石區(qū)段2#煤與3#煤層間距5.0～9.3 m.軌道和皮帶巷在掘送至該1052#、1053#、1054#、1055#無炭柱時，受無炭柱影響，采取托夾石施工，托夾石厚度1.5 m. 其中，工作面軌道巷回采408 m,皮帶巷回采492 m，即遇到該挑夾石段。因此當(dāng)工作面回采至該無炭柱時形成1.5 m的跳臺。73801軌道巷、皮帶巷挑夾石示意圖見圖2,3.

圖2 73801軌道巷挑夾石圖

圖3 73801皮帶巷挑夾石圖

1.3 保護(hù)煤柱影響

73801工作面上部為72801采空區(qū)，頂板與上部采空區(qū)層間距2.6～9.3 m.上部72801皮帶巷開口往里520～826 m上部為2#煤實(shí)體煤柱，即工作面回采250 m后進(jìn)入該上部實(shí)體煤柱，其層間距為3.2～7.0 m，面積34 884 m2. 其中426#、1053#、1054#、1055#無炭柱和挑夾石回采區(qū)域均在該實(shí)體煤柱里。

2 煤柱下穿層過全斷面無炭柱

2.1 過實(shí)體煤柱

73801工作面進(jìn)、出煤柱期間調(diào)斜工作面，機(jī)頭超進(jìn)機(jī)尾5～8 m，掌握好頭尾推進(jìn)度，嚴(yán)禁出現(xiàn)竄頭竄尾現(xiàn)象。

73801工作面進(jìn)、出2#實(shí)體煤柱前后10 m區(qū)域期間頂板壓力大，兩巷超前支護(hù)必須按400 mm排距進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)。工作面易發(fā)生滾幫，支架必須全部超前拉出。若工作面滾幫端面距超過340 mm，頂板完整時，在每道支架頂梁上上兩根工字鋼插梁，煤幫梁端下打單體支柱支護(hù)，單體初撐力達(dá)標(biāo)，拴好防倒鋼絲繩；頂板破碎時，必須在每道支架頂梁下綁丈二木做挑梁，前挑至煤壁，并在煤幫掏柱窩打單體支護(hù)挑梁另一端，挑梁上方上板梁。丈二木用完好的錨鏈連接在支架合適位置，錨鏈連接必須使用U型環(huán)并上M20的滿扣螺絲，單體間拴好防倒鋼絲繩，防止大面積空頂導(dǎo)致頂板跨落。煤壁滾幫超過800 mm、煤幫松軟、頂板破碎時，必須及時采取注漿措施加固煤幫。

回采過程中機(jī)頭機(jī)尾各安設(shè)一臺排水能力為20 m3/h的水泵及與之匹配的開關(guān)、電纜等配電設(shè)備，且水泵要隨時與排水管、開關(guān)保持連接狀態(tài)，排水管距工作面不得超過50 m.

2.2 挑夾石穿層

機(jī)頭、機(jī)尾各安設(shè)1臺排水能力為20 m3/h的水泵及與之匹配的開關(guān)、電纜等配電設(shè)備，且水泵要隨時與排水管、開關(guān)保持連接狀態(tài)，排水管距工作面不得超過50 m.

距1052#陷落柱18.1 m有一穿層斜坡，陷落柱與斜坡交叉處頂板落差5.35 m.距陷落柱43 m時，從機(jī)尾79#支架開始運(yùn)輸機(jī)逐步放溜，每刀放溜200 mm，放一刀，平推一刀，防止溜子過度傾斜無法移溜，其余支架段跟原來頂板推進(jìn)。進(jìn)陷落柱前79#～69#采高不得超過3.5 m，嚴(yán)禁支架超高使用。頂煤破碎垮落時，需及時用木料勾頂，確保支架接頂嚴(yán)實(shí)。進(jìn)入陷落柱后及時將采高調(diào)整為2.8 m左右，保證采煤機(jī)能正常通過。巷道與機(jī)尾缺口交叉處如出現(xiàn)臺階，必須用木料勾平。

過1053#陷落柱：提前10 m將陷落柱段采高調(diào)整為2.8 m，每刀保證運(yùn)輸機(jī)提溜100 mm，保證采煤機(jī)能正常通過。陷落柱及左側(cè)5道支架的頂板必須高于左邊正常頂板300 mm以上，平緩過度，嚴(yán)禁低于左邊頂板，防止出陷落柱時漏頂。

陷落柱段及前后5道支架立柱的伸縮部、壓力表和礦壓監(jiān)測裝置要用皮帶保護(hù)好，閥組用擋矸板保護(hù)好，防止放炮打壞液管、閥組，放炮后要及時將崩落的皮帶、擋矸板捆綁好，此項(xiàng)工作由每班驗(yàn)收員負(fù)責(zé)。

檢查風(fēng)管的連接是否完好，發(fā)現(xiàn)跑漏風(fēng)及時進(jìn)行處理。

為防止出現(xiàn)支架不接頂時勾頂，系統(tǒng)車外備用足量的d200 mm×3 000 mm、d200 mm×4 000 mm的圓木、3 000 mm板梁及破板。

2.3 過全斷面無炭柱

當(dāng)陷落柱巖性較軟時，為有效控制頂板，采用采煤機(jī)直接截割巖石的方法通過，此過程中采煤機(jī)司機(jī)要掌握好牽引速度，確保采煤機(jī)正常運(yùn)行，截齒磨損后應(yīng)及時更換，嚴(yán)禁強(qiáng)行截割巖石。更換截齒前，應(yīng)將采煤機(jī)退出陷落柱，并停在頂板完好的地方進(jìn)行更換，由3名采煤機(jī)司機(jī)協(xié)作完成。

當(dāng)陷落柱巖性較硬時，采用風(fēng)鉆濕式打眼，采用1.5 m長、d22 mm的鉆桿，鉆頭采用“一”字型32 mm鉆頭，眼深1 m，放炮后采煤機(jī)割松散巖石方法通過。放一茬炮，采煤機(jī)截割通過一次，陷落柱處要割直割平，確保每刀的推進(jìn)度達(dá)到800 mm，以防空頂過大造成漏頂。

爆破方式，采用毫秒延期雷管串聯(lián)連接，按“五花眼”布置炮眼，附炮眼布置及裝藥結(jié)構(gòu)圖。

裝藥方式，采用正向裝藥，嚴(yán)禁反向裝藥，炮眼封泥應(yīng)用水炮泥，水炮泥外剩余的炮眼部分應(yīng)用黏土炮泥封實(shí)。嚴(yán)禁用煤粉、塊狀材料或其他可燃性材料作炮眼封泥。無封泥、封泥不足或不實(shí)的炮眼嚴(yán)禁爆破。炮眼布置圖，垂直布置圖，水平布置圖分別見圖4,5,6.

圖4 炮眼布置圖

圖5 炮眼垂直布置圖

圖6 炮眼水平布置圖

3 結(jié) 語

綜采工作面回采期間同時進(jìn)行過上部2#實(shí)體煤柱、挑夾石施工，并在挑夾石施工過程中同步進(jìn)行過全斷面無炭柱施工。連續(xù)4個無炭柱、2條向斜構(gòu)造和伴生的斷層，使工作面地質(zhì)條件和兩巷情況趨于復(fù)雜，尤其1054#無炭柱更是貫穿整個工作面，沒有完整頂板，僅憑兩條巷道位置進(jìn)行回采作業(yè)，難度很大。

綜采工作面在煤柱下挑夾石并過全斷面無炭柱期間，由于推進(jìn)速度的降低，頂板及落山的周期來壓均集中在工作面內(nèi)，工作面頂板壓力巨增，采取有效的技術(shù)措施保障了施工正常進(jìn)行。未采取搬家倒面，為礦井節(jié)省了包括掘送二切眼、綜采設(shè)備搬移中的安拆工程和人力。為綜采工作面在復(fù)雜地質(zhì)條件下，同時在實(shí)體煤柱下進(jìn)行挑夾石、挑夾石段過無炭柱、過全斷面無炭柱、連續(xù)過無炭柱向斜斷層等施工積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

73801工作面在實(shí)體煤柱下穿層回采過程中，同時進(jìn)行全斷面無炭柱推進(jìn)，充分增加了煤炭資源的產(chǎn)出，提高了綜采工作面煤炭資源回采率。利用現(xiàn)有巷道進(jìn)行井下施工工藝，降低了掘送二切眼和搬移綜采設(shè)備的施工成本。

此技術(shù)的推廣應(yīng)用，將降低地質(zhì)和人為因素的影響，可提前加強(qiáng)并采取有效的施工措施和工藝，保證施工的正常進(jìn)行，并提高回采效率，節(jié)約勞動力。

Practice on Cross Cutting Full cross Section without Coal Pillar in Fully Mechanized Coal Mining Face

ZHANG Zhuo

The paper introduces the general situation of No.73801 working face in Duerping Coal Mine, puts forward on-site technical guidance and construction program for the crosscutting of upper part of the coal pillar, of the rock inside coal seam section, of the whole section without coal pillar, especially for the succession of the engineering, which will reduce negative impact of geological and human factors under the complicated geological condition, and effective construction measures and processes will be taken in advance to strengthen the production organization, to guarantee the normal production process. The application improves the recovery rate, provides practical experience for those under the similar mining condition.

Fully mechanized coal mining face; Physical pillar; Cross cutting rock inside coal seam section; Whole section without coal pillar

2016-12-30

張 卓(1986—)，男，山西昔陽人，2013年畢業(yè)于中國礦業(yè)大學(xué)，工程師，主要從事煤炭開采技術(shù)研究工作

(E-mail)63940360@qq.com

TD823.4+8

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1672-0652(2017)01-0020-04