斷層群、陷落柱附近極近距離煤層工作面的合理布置

白雁斌

（大同煤礦集團云崗礦，山西 大同 037017）

極近距離煤層開采是指開采煤層與上覆煤層層間距較小，通常層間距在4m以下的下部煤層開采的方法。極近距離煤層工作面布置主要體現(xiàn)在下煤層與上覆煤層巷道錯位、錯距布置問題及下煤層掘進支護問題。以往的研究對象，多未考慮工作面區(qū)域內(nèi)斷層、陷落柱影響，且普遍研究極近距離下煤層工作面順槽及切巷的布置及支護問題。云崗礦地質(zhì)條件比較復(fù)雜，為了有效地回收該區(qū)域的煤炭資源，必須將工作面進行合理布置，達到精采細采的目的。

1 概況

12-2#層81003工作面區(qū)域尚未開發(fā)，屬于極近距離煤層，存在斷層與陷落柱。81003工作面區(qū)域位于12-2#層410盤區(qū)南部，該區(qū)域地面水平標高為 +1240m～ +1308m，工作面標高為 +996m～+1016m。工作面南高北低，北部為12-2#層410-4皮、410-4軌、510-4回三條盤區(qū)巷道，西部為已圈定的12-2#層81005工作面，南部和東部均為未開拓區(qū)域。該區(qū)域煤層厚度為3.10m～4.50m，平均煤厚3.75m；含有兩層夾石，夾石厚度為0.1m～0.2m之間，平均約0.15m。煤層傾角3°～5°，平均4°。直接頂板為灰白色細砂巖，上部夾有薄層粉砂巖，中部較破碎，水平層理發(fā)育，底部節(jié)理發(fā)育，礦物成分以長石、石英為主，含黑色成分及云母，局部含有深灰色泥巖，巖石破碎。

該區(qū)域煤層與上覆煤層層間距由北向南方向逐漸降低，西北方向最大，12-2#層與10層煤層間距達到10m，東南方向最小，層間距不到3m，具體情況如圖1 所示。

該區(qū)域位于81037、81037-1兩個工作面下方，其中81037工作面面長168m，走向長180m，2015年4月回采完畢；81037-1面長64.5m，走向長200m，2015年11月回采完畢。

圖1 工作面區(qū)域地質(zhì)情況平面圖

該區(qū)域賦存較多斷層，其中對工作面回采影響最大的有3條，落差在0.7～1.7m之間，均為正斷層，具體情況如圖1 、表1 所示。

表1 工作面區(qū)域斷層情況表

該區(qū)域賦存4個陷落柱（X1、X2、X3、X4），其中3個陷落柱（X1、X2、X3）對工作面的布置及回采存在影響。根據(jù)上覆煤層的揭露情況預(yù)測本區(qū)域3個陷落柱影響范圍分別為（長軸56m，短軸29m）、（長軸101m，短軸56m）、（長軸122m，短軸36m），陷落柱具體情況如圖1 、表2 所示。

表2 工作面區(qū)域陷落柱情況表

2 工作面布置方案

2.1 考慮層間距影響因素

層間距在2.5～10m之間，根據(jù)極近距離下層煤回采巷道礦壓顯現(xiàn)劇烈的特點及工作面附近已有工作面相關(guān)經(jīng)驗，工作面順槽采用內(nèi)錯3.0m布置的形式，工作面切巷采用外錯15.0m布置形式。

2.2 考慮斷層影響

工作面賦存較多斷層，影響最大的三條斷層落差在0.7～1.7m之間，12-2#層煤層厚度為3.10～4.50m，平均煤厚3.75m。根據(jù)該礦現(xiàn)有的工作面開采經(jīng)驗，決定斷層附近采取措施，直接回采通過斷層。

2.3 考慮陷落柱影響

工作面賦存3個陷落柱，其中X2、X3位于工作面中間區(qū)域，嚴重影響工作面的布置。工作面內(nèi)陷落柱影響范圍為預(yù)測范圍，需要進行探巷進一步落實。

2.4 工作面布置方案

通過方案比較、工作面逐步優(yōu)化，最終選擇的工作面方案如圖2 所示。

圖2 工作面布置方案圖

即該工作面按面長153m、走向長200m回采至51003-3巷；縮減面長，將縮減下來的支架及刮板輸送機等設(shè)備運送到其他工作面或地面；工作面按面長85.5m、回采至X2陷落柱，預(yù)計走向長231m。

3 工作面布置過程

（1）機掘一隊由北向南掘進施工21003機軌合一巷至81003-1切巷，再由東向西施工81003-1切巷，最后由北向南施工51003巷至51003-1巷結(jié)束。

（2）機掘二隊由北向南掘進施工51003回風(fēng)運料巷并與機掘一隊施工的51003回風(fēng)運料巷進行貫通，構(gòu)成21003機軌合一巷→81003-1切巷→51003回風(fēng)運料巷通風(fēng)系統(tǒng)。

（3）機掘一隊繼續(xù)掘進施工21003機軌合一巷至切巷位置，并由東向西掘進施工81003切巷。

（4）機掘一隊施工期間，由機掘二隊掘進施工51003-1回風(fēng)運料巷，并繼續(xù)掘進施工51003-2巷并與切巷貫通，形成21003機軌合一巷→81003-1切巷→51003回風(fēng)運料巷及20113機軌合一巷→81003切巷→51003-2回風(fēng)運料巷→51003-1回風(fēng)運料巷→51003回風(fēng)運料巷兩趟通風(fēng)系統(tǒng)。

（5）在機掘一隊施工81003-1切巷期間，由探放水隊探清X3陷落柱影響范圍，并根據(jù)陷落柱影響范圍確定81003-1切巷具體長度（即81003-1工作面面長）及51003回風(fēng)運料巷開口位置。

圖3 工作面回采效果圖

4 結(jié)論

（1）通過合理布置工作面，81003工作面成功開采出圖3陰影部分區(qū)域的煤炭共計15.5萬t，除陷落柱影響區(qū)域，遺失的煤量非常少，達到了精采細采的效果。

（2）綜合考慮工作面的地質(zhì)因素、掘進施工工序、陷落柱探測及工作面生產(chǎn)系統(tǒng)的構(gòu)建，特別是通風(fēng)系統(tǒng)的形成等問題，采用最優(yōu)方案進行工作面合理布置。為云崗礦的長效發(fā)展提供了保證，值得有相似問題的礦井借鑒。