池坪蘆坑煤礦褶曲煤層開采技術(shù)探討

（福建省永安煤業(yè)有限責(zé)任公司 福建永安 366000）

0 引言

永安煤業(yè)公司池坪蘆坑煤礦出露地層有二疊系下統(tǒng)童子巖組、上統(tǒng)翠屏山組，以及侏羅系下統(tǒng)梨山組、上統(tǒng)長(zhǎng)林組。

區(qū)域內(nèi)褶皺較發(fā)育，總體構(gòu)造形態(tài)復(fù)雜，其兩翼次級(jí)褶曲發(fā)育，常見倒轉(zhuǎn)現(xiàn)象，“軸”部走向?yàn)楸睎|向，接觸面呈波狀，傾角較緩，角度在10°～30°之間。有必要研究現(xiàn)有開采方案，提高井下煤炭資源回采率。

1 礦井煤層的特點(diǎn)

1.1 構(gòu)造特點(diǎn)

（1）池坪蘆坑煤礦煤系地層總體為不對(duì)稱、寬緩的背斜構(gòu)造。褶皺軸部及其附近構(gòu)造極其復(fù)雜，煤層大多平緩，總體呈上下起伏現(xiàn)象，次一級(jí)構(gòu)造褶曲及斷層發(fā)育，而寬緩的背斜構(gòu)造其兩翼產(chǎn)狀相對(duì)較穩(wěn)定。

（2）礦井次一級(jí)的小褶皺表現(xiàn)為不協(xié)調(diào)褶皺與“之”字形褶皺。

1.2 煤層特點(diǎn)

（1）礦井現(xiàn)有101 采區(qū)、103 采區(qū)井下實(shí)際揭露顯示，煤層總體傾向南東，傾角一般為10°～25°，圍巖相對(duì)較完整，煤層穩(wěn)定性及連續(xù)性均有一定規(guī)律，寬緩的背斜構(gòu)造兩翼是礦井的主要采煤塊段。

（2）礦井煤層構(gòu)造形態(tài)多樣，煤層穩(wěn)定性差，局部煤層傾向上形成倒轉(zhuǎn)。池坪蘆坑煤礦103 采區(qū)+720 m E2 石門15#N煤層開采揭露顯示，煤層局部增厚，并形成倒轉(zhuǎn)，給煤層開采帶來一定的困難。

2 褶曲煤層開采技術(shù)

2.1 開采存在問題

（1）開采褶曲煤層，經(jīng)常會(huì)遇到上一個(gè)班采面打眼時(shí)煤厚≥1.0 m，下一個(gè)班就會(huì)遇到迎頭段煤層已變薄、尖滅，容易造成傾向上煤層丟失。

（2）運(yùn)巷施工時(shí)，揭露煤層傾角小，煤厚小于0.3 m，容易誤判為不可采煤層。

（3）褶曲煤層傾角變化大，工作面支護(hù)方式改變不及時(shí)，容易形成安全隱患。

（4）開采褶曲煤層，煤層連續(xù)性缺失，穩(wěn)定性較差，無法形成正規(guī)采面。

2.2 開采技術(shù)探討

（1）在進(jìn)行采面布置之前，根據(jù)巷道揭露圍巖產(chǎn)狀、周邊鉆孔揭露情況，認(rèn)真分析下運(yùn)巷揭露的地質(zhì)構(gòu)造情況、產(chǎn)狀要素，查清褶曲構(gòu)造對(duì)煤層影響，預(yù)測(cè)工作面將會(huì)遇到的褶曲、裂隙和偽頂?shù)椎惹闆r，提前做好工作面防范措施。

（2）結(jié)合該塊段煤層地質(zhì)構(gòu)造分析，采煤過程中傾向上施工遇煤層壓薄或尖滅現(xiàn)象時(shí)，沿正傾向方向沿煤破底板留頂板進(jìn)行破眼施工。破眼施工的布置是關(guān)鍵，現(xiàn)場(chǎng)施工回采上山時(shí)必須對(duì)煤層頂?shù)装宓刭|(zhì)構(gòu)造情況十分了解，分斜坡的布置是輔助，回采上山掘切眼至上運(yùn)巷，該區(qū)段內(nèi)煤層賦存情況已基本揭露。根據(jù)揭露情況，進(jìn)一步推測(cè)傾向上煤層的賦存情況，以確定該塊段煤層回采巷道的布置。

（3）遇傾向褶曲構(gòu)造時(shí)回采上山的布設(shè)。布置回采上山在煤層的底板上，在巷道揭露煤層的最低點(diǎn)位置開口，采用破底板留頂板的方式沿正傾向施工（切眼坡度大時(shí)采用偽斜施工，切眼坡度控制在25°～28°左右），掘進(jìn)切眼剛好穿過褶曲構(gòu)造煤層的最底端但又不破壞煤層頂板，非跟煤段則沿底板掘進(jìn)。見圖1。

圖1 褶曲煤層構(gòu)造回采上山布置示意圖（剖面圖）

（4）遇傾向上褶曲構(gòu)造時(shí)分斜坡的布設(shè)。采煤工作面回采上山施工到位以后，在回采上山的每個(gè)見煤點(diǎn)以全煤眼的方式分別往兩側(cè)方向施工分斜坡。分斜坡開口后應(yīng)視褶曲軸向坡度情況合理布置分斜坡施工方位。

（5）煤層走向遇褶曲構(gòu)造采面布置。首先將采面回采上山布置在褶曲軸部，進(jìn)而將采面分斜坡往軸兩翼伸展，完成對(duì)兩翼煤層的回采。遇單一的背斜構(gòu)造時(shí)則將主斜坡布置在兩翼的底部，采面分斜坡向上伸展實(shí)現(xiàn)單翼開采，盡可能多采出煤量，提高煤炭資源回收率。見圖2。

圖2 褶曲煤層構(gòu)造回采上山布置示意圖（剖面圖）

2.3 應(yīng)用情況

（1）池坪蘆坑煤礦101 采區(qū)+620 m E2C15N2 采面（見圖3），運(yùn)巷揭露該塊段煤層受褶曲構(gòu)造影響，煤層走向次級(jí)褶皺發(fā)育，傾向上會(huì)有局部的起伏，煤層不連續(xù)，厚度有漲厚夾薄變化，存在局部小錯(cuò)動(dòng)。開采范圍無斷層，煤層條帶狀結(jié)構(gòu)，半亮型，平均煤厚0.75 m。原工作面回采高程至+655.8 m，未與老采空區(qū)貫通，采面亦未貫通上運(yùn)巷形成上出口。

圖3 101 采區(qū)+620 mE2C15N2 采面布置平面圖

（2）該工作面2020 年1 月份在向斜軸部施工回采上山，遇煤層平坡安裝鏈板機(jī)出煤。該采面共安裝7 臺(tái)鏈板機(jī)，小眼施工斜長(zhǎng)超百米。高程施工至+664.3 m，工作面沿向斜構(gòu)造打眼往兩翼施工分斜坡。往右側(cè)施工分斜坡，分斜坡施工遇直立煤層，及時(shí)采用架棚支護(hù)，棚距控制在0.8 m，采用超前探眼貫通上運(yùn)巷。往左側(cè)沿煤施工分斜坡貫通原老采空區(qū)，提高采面回采率。該工作面至11 月已回采7 230 t，預(yù)計(jì)回采至2020 年12 月，回采煤量預(yù)計(jì)約9 000 t。

（3）101 采區(qū)+580 mE2C15N 采面，原采空區(qū)回采高程+596.9 m-+600.2 m，原采面迎頭段遇背斜構(gòu)造，背斜構(gòu)造另一翼煤層無法回采。生產(chǎn)股制定方案，在101 采區(qū)+580 m E2 石門指定位置開口破眼，破眼高程至+602.2 m 見煤，沿煤往西南方向緩坡下山施工高程+591.7 m，安裝三臺(tái)鏈板機(jī)往上出煤，從2020 年3 月采面回采至2020 年9 月，回采煤量4 723 t。

3 開采措施

3.1 支護(hù)技術(shù)

（1）工作面回采褶曲煤層：池坪蘆坑煤礦在掘眼過程中，支護(hù)方式布置在頂板巖性好且完整時(shí)，跟煤段掘眼采用戴帽點(diǎn)柱支護(hù)，頂板變差時(shí)（頂板不完整、節(jié)理發(fā)育、裂隙、破碎等）必須采用架棚支護(hù)，非跟煤段切眼煤層底板遭破壞后形成的危矸必須及時(shí)撬干凈，穹隆頂必須采用大材徑材料并采取架棚支護(hù)，頂幫過實(shí)背緊，防止掉頂事故的發(fā)生。

（2）煤層薄厚變化大，就要挑頂或臥底并在其附近加打木垛。

（3）采煤工作面留底煤開采時(shí)，支柱需“穿鞋”。

（4）開采厚煤層的工作面支護(hù)：采取見頂留底的開采方式，小眼應(yīng)順煤包邊緣掘進(jìn)，高度控制在1.5 m 左右，采用架棚支護(hù)并穿鞋，棚距小于1 m，材徑不得小于φ14 cm，兩幫、頂要背緊、背實(shí)。

3.2 運(yùn)煤方式

開采向斜軸部煤層，遇煤層傾角較小時(shí)的施工，坡度在5°～15°，采用鏈板機(jī)進(jìn)行運(yùn)煤。池坪蘆坑煤礦在超斜面長(zhǎng)工作面采用多臺(tái)鏈板機(jī)接力運(yùn)煤。101 采區(qū)+620 m E2C15N2 采面采用7 臺(tái)鏈板機(jī)出煤，103 采區(qū)+660 m W1C15S 采面采用10 臺(tái)鏈板機(jī)出煤。

4 結(jié)論

開采褶曲構(gòu)造煤層應(yīng)結(jié)合該塊段煤層地質(zhì)構(gòu)造分析，合理設(shè)計(jì)回采上山施工方案，工作面按設(shè)計(jì)進(jìn)行施工，為確定該塊段煤層下一步開采方案提供可靠的依據(jù)，確保工作面回采作業(yè)連續(xù)性強(qiáng)，在復(fù)雜的煤層開采中形成正規(guī)回采工作面。