超前抽巷法在綜采工作面過斷層中應(yīng)用

孫 江

（晉能集團(tuán)晉城有限公司四明山煤業(yè)有限公司，山西 高平 048400）

1 概述

晉能集團(tuán)晉城有限公司四明山煤業(yè)有限公司9#煤層平均厚度為1.59m，平均傾角為5°，硬度系數(shù)為2，煤層結(jié)構(gòu)簡單，相對穩(wěn)定。9102 工作面位于井田一采區(qū)，工作面設(shè)計(jì)走向長度為1153m，傾向長度為205m。工作面采用一面兩巷的“U”型布置方式，運(yùn)輸、回風(fēng)順槽寬度為4.8m，高度為2.5m，巷道沿9#煤層頂板平行掘進(jìn)。9102 工作面采用走向長壁后退式綜采采煤法，全部垮落法管理頂板，工作面沿煤層頂板回采，平均采高1.8m，循環(huán)進(jìn)尺0.8m。

9102 工作面地質(zhì)條件相對簡單，工作面在回采期間共計(jì)揭露三條斷層。其中位于120m、170m、269m 處分別揭露一條逆斷層，平均落差不足0.7m，平均傾角為42°，工作面強(qiáng)行通過。在570m 處揭露一條F2 正斷層，斷層落差為1.6m，斷層傾角為54°，斷層斜交工作面煤層從回風(fēng)順槽570m 處揭露，并從運(yùn)輸順槽611m 處貫穿，如圖1 所示。由于F2 斷層落差大，且延伸整個(gè)回采煤層，采用強(qiáng)行破巖的方法過斷層時(shí)，不僅回采速度慢，機(jī)械設(shè)備損壞嚴(yán)重，而且過斷層時(shí)很容易發(fā)生重大煤礦安全事故。

圖1 9102 綜采工作面平面布置示意圖

2 過F2 斷層回采方案探討

為了保證9102 工作面安全快速過F2 斷層，四明山煤礦提出了兩種過斷層回采方案。

方案一：俯斜法回采

俯斜法回采即在工作面揭露斷層前，先對工作面進(jìn)行旋轉(zhuǎn)回采，保證工作面與斷層面平行，然后按照設(shè)計(jì)坡度留頂破底下山割煤，當(dāng)工作面揭露上盤斷層煤頂后再進(jìn)行平行回采。

（1）優(yōu)點(diǎn)：過斷層破巖量小，過斷層回采速度快，整個(gè)工作面過斷層僅需15d；俯斜回采時(shí)可使工作面由下盤至上盤平滑過渡，提高了工作面過斷層施工安全度。

（2）缺點(diǎn)：由于9102 工作面煤層相對松軟，煤層具有自燃傾向性，在俯斜回采時(shí)需預(yù)留頂煤，煤層預(yù)留難度大；在俯斜回采期間需對頂板進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)，增加了頂板支護(hù)成本費(fèi)用；同時(shí)俯斜回采時(shí)煤柱損失量大，造成采空區(qū)遺煤量大，在后期回采中很容易發(fā)生采空區(qū)煤層自燃現(xiàn)象，治理困難。

方案二：超前抽巷法回采

超前抽巷法即在工作面揭露斷層前，沿?cái)鄬用骖A(yù)掘一條貫穿工作面巷道，提前抽出斷層處巖石，工作面回采至超前抽巷處快速進(jìn)行對接，從而使工作面過斷層轉(zhuǎn)換為過空巷。

（1）該方法優(yōu)點(diǎn)：工作面直接回采即可，煤柱損失量小，相比俯斜法預(yù)計(jì)可提高煤柱回收量；無需對頂板進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)，降低支護(hù)成本費(fèi)用；工作面回采時(shí)安全性高。

（2）該方法缺點(diǎn)：需預(yù)掘一條長度為220m 巷道，巷道掘進(jìn)周期長，掘進(jìn)費(fèi)用高，工作面在揭露空巷后需對巷道底板進(jìn)行過渡斜坡處理。

綜上所述，考慮工作面過斷層安全性及成本費(fèi)用，采用方案二過F2 斷層。

3 超前抽巷法

3.1 抽巷斷面確定

超前抽巷主要是對斷層處巖體進(jìn)行預(yù)先掘進(jìn)去除。由于F2 斷層落差為1.7m，為了便于工作面揭露空巷后能夠平滑過渡，決定將抽巷斷面設(shè)計(jì)成直角梯形斷面，如圖2 所示。巷道寬度為4.5m，位于斷層上盤處的巷道下幫高度為1.8m，位于斷層下盤處的巷道上幫高度為3.4m。

圖2 9102 工作面預(yù)抽巷斷面示意圖

3.2 巷道掘進(jìn)施工

（1）為了便于巷道掘進(jìn)時(shí)煤矸運(yùn)輸，抽巷從9102 運(yùn)輸順槽611m 處以與煤層11°夾角開口施工，巷道采用爆破施工工藝。

（2）巷道在開口前5.0m 采用松動爆破施工工藝，炮眼深度為1.2m，單茬掘進(jìn)深度為1.0。掘進(jìn)5.0m后采用全斷面光面爆破施工工藝，掏槽深度為1.6m，輔助、周邊孔深度為1.4m，單茬掘進(jìn)深度為1.4m。

（3）巷道掘進(jìn)前30m，在運(yùn)輸順槽膠帶輸送機(jī)上安裝一部P-60B 型耙?guī)r機(jī)進(jìn)行出煤矸石。當(dāng)掘進(jìn)深度大于30m 時(shí)在巷道內(nèi)安裝一部SSJ-800 帶式輸送機(jī)搭接運(yùn)輸順槽膠帶輸送機(jī)聯(lián)合出煤矸石。巷道掘進(jìn)期間采用局部通風(fēng)機(jī)通風(fēng)方式，風(fēng)機(jī)功率為30kW，風(fēng)機(jī)通風(fēng)量為349m3/min。風(fēng)機(jī)安裝在運(yùn)輸順槽新鮮風(fēng)流中，距巷道開口距離不小于20m。

（4）由于巷道掘進(jìn)后頂板巖體為砂巖，巖體穩(wěn)定性好，決定對頂板采用W 型鋼帶、螺紋鋼錨桿以及單錨索聯(lián)合支護(hù)。所有錨桿、錨索垂直頂板布置。錨桿間距為1.2m，每排4 根，排距為1.0m。錨索每排兩根，間距為2.0m，排距為3.0m。上下兩幫采用玻璃鋼單錨桿進(jìn)行支護(hù)，下幫布置兩排，上幫布置三排，錨桿排距為1.1m，間距為1.0m。

3.3 工作面回采施工

（1）在揭露F2 斷層前10m 處，及時(shí)對工作面進(jìn)行旋轉(zhuǎn)回采，旋轉(zhuǎn)時(shí)以輸送機(jī)機(jī)頭為旋轉(zhuǎn)點(diǎn)，旋轉(zhuǎn)角度為11°，旋轉(zhuǎn)后保證偽斜工作面與抽巷平行。

（2）工作面在偽斜回采過程中，使采煤機(jī)截割深度控制在0.5m 以下，割煤后及時(shí)進(jìn)行移架對頂板進(jìn)行控制。在揭露抽巷前若煤壁出現(xiàn)嚴(yán)重片幫時(shí)，可采取注漿技術(shù)進(jìn)行加固。

（3）為了便于工作面與抽巷貫通后保證能夠順利與抽巷進(jìn)行對接，當(dāng)工作面回采至距抽巷5.0m時(shí)，工作面停止回采，在抽巷上幫距底板1.6m 處進(jìn)行掏槽，掏槽深度為0.5m。掏槽后在抽巷底板與掏槽之間密集搭接工字鋼梁，人工形成過渡斜坡。

（4）過渡斜坡形成后工作面繼續(xù)回采，在揭露抽巷后使支架與巷道頂板接觸嚴(yán)實(shí)進(jìn)行前移。由于工作面在過抽巷期間俯斜坡度較大，過巷期間必須對液壓支架采取防倒措施。

（5）工作面設(shè)備進(jìn)入抽巷后繼續(xù)對上盤煤層進(jìn)行回采，當(dāng)上盤煤層回采5.0m 后再次對工作面進(jìn)行旋轉(zhuǎn)偽斜調(diào)整，調(diào)整后保證工作面與順槽垂直布置。

4 結(jié)論

（1）四明山煤礦對9102 工作面過F2 斷層時(shí)采用抽巷法去除斷層帶巖石，避免了工作面重開切巷等施工，解決了傳統(tǒng)強(qiáng)行過斷層時(shí)破巖量大、機(jī)械設(shè)備損壞嚴(yán)重等技術(shù)難題。

（2）通過在斷層處施工超前抽巷，抽出斷層處巖體，使工作面揭露斷層轉(zhuǎn)換為揭露空巷，提高了工作面過斷層回采速度，保證了過斷層施工安全。

（3）超前抽巷法在應(yīng)用中對工作面地質(zhì)條件、回采條件要求低，可應(yīng)用于各種普通采高、大采高等綜采工作面中，實(shí)用性強(qiáng)，具有較高的推廣價(jià)值。

（4）9102 工作面過F2 斷層時(shí)，與傳統(tǒng)強(qiáng)行過斷層回采方法相比，超前抽巷法增加煤柱回采量1.4萬t，提高經(jīng)濟(jì)效益達(dá)700 余萬元，同時(shí)減少了采空區(qū)遺煤量，防止了采空區(qū)煤層自燃事故。