急傾斜不穩(wěn)定復(fù)雜煤層群正規(guī)布置與開(kāi)采方法初探

文/李和平

急傾斜不穩(wěn)定復(fù)雜煤層群正規(guī)布置與開(kāi)采方法初探

文/李和平

對(duì)急傾斜極不穩(wěn)定具突出危險(xiǎn)性復(fù)雜煤層群，在工程布置和開(kāi)采方法上如何滿足“安全、高產(chǎn)、高效、低耗”的原則，湘煤集團(tuán)街洞煤礦經(jīng)過(guò)多年的探討實(shí)踐和全面對(duì)比，采用了“集中綜合上山布置雙引巷水平分層采煤法”開(kāi)采，使礦井本質(zhì)安全、效益、工效及回采率得到了較大提高，勞動(dòng)強(qiáng)度及生產(chǎn)成本大幅降低。

一、煤層地質(zhì)概況

1．煤層的不穩(wěn)定及復(fù)雜性

街洞煤礦含煤地層系二迭系龍?zhí)督M，內(nèi)含12層煤層，其中6、7煤層為主采煤層，5、8、9煤層為局部可采煤層，其他為不可采煤層。煤層走向?yàn)楸睎|—南西方向，傾向北西，各煤層呈雞窩、藕節(jié)狀賦存，在走向上斷斷續(xù)續(xù)，起伏波折，傾向上起伏倒轉(zhuǎn)頻繁，呈“S”形，煤層厚度變化極大，在0.1～20m之間，傾角0°～90°不等，內(nèi)含夾矸1～3層，煤層層間距20～50m不等，局部地段有2～40m不等的正、逆斷層，由于煤層賦存的復(fù)雜和極不穩(wěn)定性，給探煤找煤，工程布置及開(kāi)采帶來(lái)了較大的困難。

2．煤層頂?shù)装宓钠扑樾?/p>

井內(nèi)煤層頂?shù)装鍘r性均為細(xì)砂巖、炭質(zhì)泥巖、粉砂巖和砂巖，節(jié)理發(fā)育，整體性差，易破碎，砂巖層間為炭泥質(zhì)膠結(jié)，易風(fēng)化膨脹，冒落規(guī)模相差大，給頂板管理及巷道維護(hù)帶來(lái)很大的困難。

3．煤與瓦斯的突出性

1973年1月8日，湖南省煤炭工業(yè)局將礦井定為煤與瓦斯突出礦井。

二、工程布置

從煤層底板運(yùn)輸大巷，沿走向每隔100～120m掘一石門揭穿煤層群，經(jīng)該石門在煤層底板布置一條提升、溜煤、進(jìn)、回風(fēng)綜合上山至上部總回風(fēng)巷，然后從集中綜合上山由上向下每隔20～30m垂高（此高度可根據(jù)探明煤層產(chǎn)狀確定）布置小區(qū)段石門揭穿煤層群，作運(yùn)輸、通風(fēng)、行人用。

再布置反上山揭穿距上山最近煤層底板作區(qū)段溜煤上山用，然后沿煤層在區(qū)段石門兩側(cè)沿煤層頂板和底板布置上山，底板沿煤上山貫通上區(qū)段運(yùn)輸石門或回風(fēng)石門，兩上山平行布置，間距8～12m，中部用聯(lián)絡(luò)巷聯(lián)通，然后再?gòu)难孛荷仙娇宽敯鍌?cè)上山兩幫開(kāi)門沿煤層和上分層假頂掘平巷作運(yùn)輸進(jìn)風(fēng)順槽（溜子道）至煤層可采邊界，再?gòu)牡装逖孛荷仙窖孛簩拥装寰蚧仫L(fēng)順槽至可采邊界，再沿走向后退式套杠子開(kāi)采。

靠頂板沿煤上山作溜煤及布置分層引巷用，靠底板沿煤上山作回風(fēng)用，當(dāng)一個(gè)小區(qū)段采完后，將靠底板側(cè)煤層回收。上區(qū)段小石門將用作下區(qū)段回風(fēng)石門。

三、開(kāi)采順序及采煤工藝

1.順序及方法

先里后外，先上后下，先采距底板最遠(yuǎn)的煤層，逐次后退，待一區(qū)段內(nèi)幾層煤全部采完后再布置下區(qū)段。雙引巷水平分層采煤法。

2．工作面要素及生產(chǎn)工藝

走向長(zhǎng)度：50～60m；水平寬度：（煤層水平厚度）8～20m左右；煤層傾角：0°～90°；工作面坡度：1°～3°；煤層平均厚度：8m；采煤方法：水平分層人工假頂下行式全部垮落法；采高：2m；工作面支護(hù)形式：金屬兀梁、單體垂直煤壁橫杠子支護(hù)；支護(hù)材料及規(guī)格：①杠子：兀梁；②柱子：?jiǎn)误w：③排距1.0m；④柱距1.0m，每三排用橫杠子鎖棚；⑤控頂距：最大3.0m,最小2.0m，放頂步距1.0m。頂板管理方法：人工假頂全部垮落法；放頂工具：回柱絞車；通風(fēng)方式：負(fù)壓風(fēng)；瓦斯相對(duì)涌出量：15m3/T·日以上。

四、具體施工方法

當(dāng)運(yùn)輸順槽（進(jìn)風(fēng)）掘進(jìn)至煤層邊界后，開(kāi)切眼連通進(jìn)回風(fēng)順槽，然后由里向外后退式開(kāi)采推進(jìn)至溜煤上山口2m左右處，落煤采用放炮落煤，人工耙入引巷電溜子，由電溜子送入溜煤上山，從分層引巷經(jīng)溜煤上山至采區(qū)石門煤倉(cāng)裝入礦車。

工作面支護(hù)材料采用PDA型單體液壓支柱配合兀梁套垂直煤壁的橫杠子進(jìn)行支護(hù)，采空區(qū)的處理采用全部垮落法，人工鋪設(shè)竹簾假頂，竹簾鋪設(shè)要縱、橫鋪設(shè)兩層，然后灑透水，再使用回柱絞車放頂，放頂前要在靠采區(qū)側(cè)掛好檔矸簾，以防冒落的煤矸竄入工作面，放頂完畢后要對(duì)老塘注水，使煤矸膨脹擠壓，這樣人工假頂就容易形成，并能給下分層施工起到降溫防塵，超前護(hù)頂支護(hù)的作用，人工假頂形成的好壞對(duì)工作面的生產(chǎn)安全、高產(chǎn)、高效、低耗起著關(guān)鍵性的決定作用。

五、使用評(píng)價(jià)

1.能有效地解決煤與瓦斯突出的問(wèn)題，據(jù)街洞煤礦的防突預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)組提供的資料顯示，K1值測(cè)定無(wú)一次達(dá)到突出危險(xiǎn)性的臨界值。

2.支護(hù)穩(wěn)定性高，因工作面支護(hù)只承載垂直方向來(lái)壓，較傾斜式開(kāi)采穩(wěn)定性好。鋪設(shè)了人工假頂，使次分層開(kāi)采解決了頂板破碎的問(wèn)題，為次分層頂板管理創(chuàng)造了良好的條件，同時(shí)因水灑透后，起到了降溫防塵作用，可營(yíng)造良好的施工環(huán)境。

3.此布置開(kāi)采，無(wú)需留設(shè)任何煤柱，一般回采率均在97％以上，提高了經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。適用性極強(qiáng)，無(wú)論煤層走向、傾向發(fā)生何種變化，都能適用，不受影響。有利于多手段探清煤層賦存產(chǎn)狀。

4.巷道維修量低，因煤巷服務(wù)時(shí)間短，受壓影響小。在煤層變緩，變規(guī)則后可實(shí)現(xiàn)走向長(zhǎng)壁式正規(guī)布置，煤層變薄可實(shí)行大仰角法開(kāi)采。職工的勞動(dòng)強(qiáng)度低，材料搬運(yùn)距離短，消耗人力少。可有效降低萬(wàn)噸巖掘率，采用集中綜合上山布置開(kāi)采后，由原來(lái)的460m/萬(wàn)噸降低到240m/萬(wàn)噸。

5.因布置巷道少，采區(qū)內(nèi)圍巖破壞范圍小，降低了礦壓，有利于巷道維護(hù)。采用集中綜合上山和雙引巷水平分層采煤法，對(duì)急傾斜極不穩(wěn)定突出煤層有較好的適用性、安全性和經(jīng)濟(jì)性，較好地解決了復(fù)雜煤層的正規(guī)布置問(wèn)題，符合礦井本質(zhì)安全要求。

（責(zé)任編輯：李元）

作者單位：（湘煤集團(tuán)街洞礦業(yè)有限公司）