復(fù)雜地質(zhì)條件下過倉房式開采技術(shù)研究分析

王 爭

（大同煤礦集團(tuán)有限責(zé)任公司，山西 大同 037001）

1 工程案例分析

截至2016年3月，大同煤礦集團(tuán)雁崖煤業(yè)公司14-2層412盤區(qū)整個采區(qū)正規(guī)綜采工作面已回采結(jié)束，2016年3月至10月對采區(qū)內(nèi)邊角煤柱進(jìn)行回收。由于412盤區(qū)開采年限長，受當(dāng)時開采技術(shù)水平及機械化水平限制，盤區(qū)內(nèi)多數(shù)工作面采用倉房式開采，工作面煤柱回收率低且煤層破壞嚴(yán)重。14-2層412盤區(qū)81203-1工作面設(shè)計走向長度為80m，傾向長度為320m，煤層傾角為17～19°，平均18°，煤層平均厚度為3.0m。該工作面于上世紀(jì)90年代由小煤窯隊組采用倉房式開采，倉房從運輸順槽開口并采用前進(jìn)式回采。目前81203-1工作面320m至180m段已回采完畢，從180m段至停采線已布置兩個倉房并已回采，第一個倉房工作面位于運輸順槽120m處，倉房斷面規(guī)格為：長×寬×高=32×5×3m；第二個倉房工作面位于運輸順槽60m處，倉房斷面規(guī)格為：長×寬×高=49×11×3m，如圖1所示。為提高邊角煤柱回收效率，根據(jù)雁崖煤業(yè)公司生產(chǎn)技術(shù)科提供設(shè)計，在81203-1工作面180m處布置切巷采用綜合機械化采煤工藝對其進(jìn)行回采。

圖1 14-2層412盤區(qū)81203-1工作面布置示意圖

原81203-1工作面采用倉房式回采后，工作面頂板未采取任何永久支護(hù)僅在工作面內(nèi)支設(shè)了幾排單體住，倉房工作面入口施工兩道密閉，由于第一倉房、第二倉房密閉時間長，預(yù)計倉房內(nèi)頂板及煤壁可能存在垮落現(xiàn)象，為保證回采安全必須對兩倉房采取有效的支護(hù)措施及回采方法。

2 倉房內(nèi)支護(hù)措施

2.1 倉房內(nèi)支護(hù)前準(zhǔn)備工作

由于兩倉房口施工了兩道密閉，施工倉房內(nèi)支護(hù)前必須拆除密閉，為了保證拆除密閉及人員進(jìn)入倉房內(nèi)施工安全，必須對倉房內(nèi)有害氣體進(jìn)行排放，具體措施如下：

（1）首先對第一倉房、第二倉房施工兩條回風(fēng)繞道，為了減小巷道掘進(jìn)量，兩條回風(fēng)繞道從81203-1回風(fēng)順槽開口并垂直倉房底部施工，回風(fēng)繞道斷面規(guī)格為寬×高=2.5×2.5m，如圖1所示。

（2）當(dāng)回風(fēng)繞道與倉房貫通后及時打開倉房密閉，利用自然通風(fēng)排除倉房內(nèi)有害氣體，在排放氣體時嚴(yán)禁81203-1回風(fēng)順槽下風(fēng)側(cè)行車、行人。

（3）在進(jìn)行倉房內(nèi)有害氣體排放期間，在回風(fēng)繞道口安裝瓦斯、一氧化碳等有害氣體監(jiān)測裝置進(jìn)行瓦斯有害氣體監(jiān)測，待倉房內(nèi)有害氣體完全排除后方可繼續(xù)施工。

2.2 倉房內(nèi)頂板支護(hù)措施

（1）倉房內(nèi)頂板采用錨桿、錨索、JW型鋼帶、圓木柱聯(lián)合支護(hù)，為保證施工安全，倉房內(nèi)支護(hù)從外往里依次施工，頂板鋼帶采用長度為4.8m寬度為0.28m“JW”型鋼帶，鋼帶沿倉房平行布置且走向相鄰兩根鋼帶交錯式布置，交錯重疊距離為0.4m，鋼帶間距為1.0m，每根鋼帶配套5根單錨桿，錨桿長度為2.5m，Φ22mm，錨桿間距為1.1m。

（2）頂板錨索采用長度為5.3m，Φ21.6mm預(yù)應(yīng)力鋼絞線，每根錨索配套一根長度為0.6m工字鋼梁，鋼梁平行鋼帶布置，錨索間距為3m，在相鄰兩排鋼帶之間施工一排錨索，相鄰兩排錨索邁步式布置，如圖2所示。

（3）為了加強錨桿、錨索錨固端穩(wěn)定性，頂板錨桿、錨索采用快速和超快速加長型樹脂錨固劑，每根錨桿配套兩只錨固劑，一支MSK23/80、一支MSKC23/80；每根錨索配套三支錨固劑，一支MSK23/80、兩支MSKC23/80。

（4）為了進(jìn)一步保證頂板安全穩(wěn)定，永久支護(hù)施工完后在倉房內(nèi)支設(shè)幾排圓木柱，圓木柱支設(shè)在相鄰兩排鋼帶之間，圓木柱長度為3.0m，Φ300mm，由于倉房傾角為18°，為了確保圓木柱支設(shè)穩(wěn)固，在圓木柱支設(shè)前圓木柱支設(shè)地點采用洋鎬刨出深度為0.3m，Φ300mm坑然后將圓木柱放入，圓木柱與頂板不接頂處采用木楔背緊，所有圓木柱支設(shè)完后采用8#鐵絲進(jìn)行相互連接。

2.3 倉房內(nèi)煤壁支護(hù)措施

為了防止倉房內(nèi)煤壁片幫，同時便于采煤機割煤，經(jīng)研究決定對倉房內(nèi)煤壁施工玻璃鋼錨桿，并鋪設(shè)高強度塑性的塑料網(wǎng)，玻璃鋼錨桿長度為2.0m，Φ15.6mm，采用Φ300mm玻璃鋼墊片將錨桿與煤壁進(jìn)行預(yù)緊，煤壁共施工三排玻璃鋼錨桿且成邁步式布置，第一排錨桿距頂板0.5m，錨桿排距為1.0m，間距為1.0m。

圖2 14-2層412盤區(qū)81203-1工作面?zhèn)}房頂板永久支護(hù)平面示意圖

3 回采方法

81203-1工作面受已采倉房及煤層傾角影響，正常回采過程中采用將工作面“調(diào)斜”（尾比頭超前10m）的方式進(jìn)行回采，降低工作面?zhèn)蝺A角。移架過程中采用“分組間隔”移架，及時支護(hù)工作面頂板，保證端面距不得超過0.38m。過空倉房時工作面調(diào)整尾比頭超前20m，逐步暴露空倉房，加快工作面推進(jìn)速度，并提前在中切巷處進(jìn)行人工強制放頂，保證兩巷端頭懸頂面積小于5×10m2、采空區(qū)懸頂面積小于2×10m2；減小工作面及兩巷超前范圍內(nèi)頂板壓力。

4 結(jié)語

大同煤礦集團(tuán)雁崖煤業(yè)公司在回采14-2層412盤區(qū)81203-1工作面邊界煤柱時，經(jīng)分析研究，決定對已采倉房頂板及煤壁采取有效的支護(hù)措施，同時采取合理回采方法。實踐證明采取支護(hù)措施及正確回采方法后，避免了頂板垮落等事故發(fā)生，減少了可采煤層儲量大量丟失，使81203-1工作面多采原煤量1.55萬t，增創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益558余萬元，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)安全效益。