李啟鋒
(霍州煤電集團(tuán)呂梁山煤電有限公司方山店坪煤礦,山西 呂梁 033100)
霍州煤電集團(tuán)呂梁山煤電有限公司方山店坪煤礦202工作面位于830水平三采區(qū)左翼,工作面東為井田邊界,西為830南翼系統(tǒng)大巷,南為9-204工作面(未采),北為9-210工作面采空區(qū),設(shè)計(jì)走向長(zhǎng)度為1744 m,傾向長(zhǎng)度為220 m,截至目前工作面已回采690 m。
202工作面回采煤層為石炭系9#煤層,煤層平均厚度為3.1 m,煤層頂板無(wú)偽頂,直接頂主要以細(xì)粉砂巖及泥巖混合層為主,平均厚度為3.0 m,巖石硬度為3.0~4.0,巖石膠結(jié)穩(wěn)定性差;基本頂主要以粗砂巖為主,平均厚度為5.9 m。
根據(jù)店坪煤礦地測(cè)科提供資料顯示,工作面回采期間共揭露兩條正斷層,分別為450 m處的F1斷層和730 m處的F0斷層。其中F1斷層與工作面斜交角度為12°,貫穿整個(gè)工作面,斷層落差為1.2~1.5 m,傾角為55°;F0斷層與工作面斜交角度為9°,貫穿整個(gè)工作面,斷層落差為2.0 m,傾角為52°,如圖1所示。兩斷層對(duì)工作面回采影響較大。
202工作面在過(guò)F1斷層時(shí)采用俯斜法,提前20 m留頂煤,降低采高并以7°斜坡下山回采,當(dāng)工作面過(guò)斷層后找見(jiàn)斷層上盤(pán)煤層頂板時(shí),及時(shí)調(diào)整采高及回采角度,沿上盤(pán)煤層頂?shù)装褰交夭?。但是采用該方法需預(yù)留頂煤,煤柱損失量大,回采速度低,頂煤控制難度大,而且頂煤遺留到采空區(qū)內(nèi),會(huì)加大采空區(qū)瓦斯量,在過(guò)F1斷層期間經(jīng)常出現(xiàn)瓦斯超限現(xiàn)象。
圖1 店坪煤礦202工作面F0斷層剖面示意圖
為了提高工作面回采效率,加快回采速度,保證回采施工安全,店坪煤礦通過(guò)研究,決定采用松動(dòng)爆破法過(guò)F0斷層。
(1)由于F0斷層與工作面斜交角度為9°且貫穿整個(gè)工作面,斷層從尾巷處預(yù)先揭露,所以當(dāng)工作面尾巷揭露斷層時(shí),頭巷距斷層35 m,此時(shí)機(jī)尾段炮眼垂直工作面布置,進(jìn)行松動(dòng)爆破法,機(jī)頭段繼續(xù)采煤機(jī)割煤。
(2)機(jī)尾段共布置兩排松動(dòng)爆破眼,炮眼間距為1.0m,排距為1.2m,炮眼深度為0.8m,第一排炮孔距頂板間距為0.3m。
(3)每個(gè)炮孔填裝一支長(zhǎng)度為0.3 m,裝藥量為300g礦用乳化炸藥及一支毫秒延期電雷管,采用正向裝藥方式,孔口處采用水炮泥封堵,封堵長(zhǎng)度不得低于0.5m。
(4)每次爆破炮孔數(shù)量為6個(gè),爆破進(jìn)度控制在0.5m左右,當(dāng)工作面上方巖層爆破后,及時(shí)移架將支架前探梁支護(hù)爆破空頂處,下方煤層采用采煤機(jī)割煤。
(5)隨著工作面推進(jìn),F(xiàn)0斷層從機(jī)尾向機(jī)頭處逐漸實(shí)見(jiàn),當(dāng)斷層每實(shí)見(jiàn)長(zhǎng)度達(dá)2.0 m時(shí)及時(shí)補(bǔ)打松動(dòng)爆破孔。
(6)當(dāng)工作面頭巷揭露斷層時(shí)及時(shí)采用下山松動(dòng)爆破法,炮孔與工作面成10°俯角布置,炮孔深度及間、排距不變,當(dāng)工作面下山松動(dòng)爆破12 m后揭露斷層上盤(pán)煤層,此時(shí)及時(shí)調(diào)整工作面回采角度沿9#煤層頂?shù)装褰交夭伞?/p>
(1)由于F0斷層落差較大,工作面在揭露斷層前受構(gòu)造應(yīng)力影響,工作面頂板會(huì)出現(xiàn)破碎、局部冒頂現(xiàn)象,所以工作面在揭露斷層前10 m處應(yīng)減小單刀割煤進(jìn)度,控制在0.5 m左右,割煤后應(yīng)先移架后推溜,確保頂板能夠及時(shí)支護(hù)。
(2)工作面在揭露斷層時(shí)斷層面處煤體穩(wěn)定性差,會(huì)出現(xiàn)大面積片幫現(xiàn)象,所以在揭露斷層時(shí)應(yīng)做好防片幫措施,可采用工作面煤壁掛網(wǎng)、支設(shè)單體柱等方法進(jìn)行片幫控制,若片幫特別嚴(yán)重時(shí)可采用注漿支護(hù)進(jìn)行控制。
(3)工作面炮眼布置后,在裝藥前及爆破前必須對(duì)炮眼附近有害氣體進(jìn)行檢查,發(fā)現(xiàn)瓦斯?jié)舛瘸^(guò)0.8%時(shí)嚴(yán)禁爆破施工;同時(shí)為防止爆破產(chǎn)生火花,每個(gè)爆破孔裝藥后必須進(jìn)行水炮泥封堵,封堵長(zhǎng)度及質(zhì)量必須合格。
(4)工作面爆破前應(yīng)采用廢舊皮帶對(duì)支架液管、采煤機(jī)電纜以及輸送機(jī)電機(jī)等易損部件進(jìn)行包裹,防止爆破損壞;爆破前應(yīng)在可能進(jìn)入工作面所有入口攔人設(shè)警戒,警戒距離不得低于120 m,爆破時(shí)嚴(yán)格執(zhí)行“一炮三檢、三人聯(lián)鎖”放炮制度。
(5)工作面在下山爆破時(shí),需預(yù)留頂巖,由于頂巖為混合巖層,膠結(jié)性、致密性相對(duì)較差,所以為防止頂巖垮落,爆破后可對(duì)下山處頂巖施工撞楔超前支護(hù)進(jìn)行控制維護(hù)。
(6)工作面在下山回采期間必須采用帶壓擦頂移架,爆破后頂板不平整處確定無(wú)法保證支架初撐力時(shí),可在每三架支架頂梁上平鋪兩根走向鋼梁,鋼梁間距為2.0 m。
與傳統(tǒng)俯斜法相比,采用松動(dòng)爆破法過(guò)F0斷層時(shí)無(wú)需留頂煤,減少了工作面頂板維護(hù)費(fèi)用,提高工作面頂板穩(wěn)定性,加快了工作面過(guò)斷層期間推進(jìn)速度,頂板未出現(xiàn)破碎、冒頂現(xiàn)象,平均回采速度達(dá)4.2 m/d。采用松動(dòng)爆破法,可多回收6000 t原煤,降低了采空區(qū)瓦斯量,防止了采空區(qū)遺煤自燃現(xiàn)象。