采空區(qū)下近距離煤層回采工藝應(yīng)用

王建華

（山西新景礦煤業(yè)有限責(zé)任公司，山西陽泉045000）

1 概述

山西新景礦煤業(yè)有限責(zé)任公司9108工作面井下位于9#煤蘆南區(qū)南翼中部，東為9107工作面，切巷以南149m處為山西煤炭運(yùn)銷集團(tuán)舊街煤業(yè)有限公司礦界，西為9109工作面（正掘），北為525水平大巷。本工作面上覆3#煤層71115、71117工作面已開采，6#煤層不可采，8#煤層2109、2111工作面已采；下伏12#、13#、15#煤層均未開采。

9108 工作面切巷設(shè)計(jì)長度為250m，走向長度為907m，工作面回采的9#煤層賦存穩(wěn)定，煤層結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，煤層以鏡煤、亮煤為主，內(nèi)生裂隙發(fā)育。本工作面煤層總厚3.50～2.45m，平均厚度2.99m；煤層結(jié)構(gòu)為0.44（0.15）0.45（0.20）1.75；煤層傾角5°～8°，平均傾角6°。

9108 工作面直接頂為厚5.56m 的灰黑色砂質(zhì)泥巖，厚度變化較大，且不穩(wěn)定，本面局部發(fā)育有老頂砂巖，將此層砂質(zhì)泥巖分為上下兩層。工作面直接底為厚1.41m的灰黑色砂質(zhì)泥巖，性硬而脆，含植物化石碎片，下部含砂量較大。老底為厚5.03m 灰白色細(xì)粒砂巖，成分以石英為主，其次是長石、云母、黑色礦物，顆粒磨圓度較好，泥質(zhì)膠結(jié)。工作面采用綜合機(jī)械化回采工藝，截止目前工作面已回采400m。

2 工作面回采現(xiàn)狀及問題分析

2.1 工作面回采現(xiàn)狀

由于9108 工作面與上覆8#煤層間距為2.70～10.00m，受上部8 號(hào)煤層已采的影響，9 號(hào)煤頂板將受到不同程度的破壞，使頂板結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。工作面礦山壓力顯現(xiàn)特征、支架與頂板控制關(guān)系，回采巷道支護(hù)方式、回采工藝和安全技術(shù)措施均具有特殊性。特別是對(duì)9 號(hào)煤采用長壁式采煤法的條件下，9 號(hào)煤受8 號(hào)煤已采影響，工作面和巷道頂板產(chǎn)生破壞，極易冒頂、漏頂[1]。當(dāng)與8 號(hào)煤層采空區(qū)溝通時(shí)，造成工作面漏風(fēng)，嚴(yán)重影響礦井的安全生產(chǎn)。

2.2 問題分析

（1）9108工作面頂板前期回采過程中頂板破碎，煤層節(jié)理發(fā)育，支架工作狀態(tài)不良使煤壁片幫，實(shí)際空頂距離大，支架在前移時(shí)，初撐力小，接頂不嚴(yán)，造成頂板離層是造成冒頂事故的主要原因[2]。

（2）工作面煤壁產(chǎn)生片幫主要是由回采煤層平行于工作面的節(jié)理、裂隙較發(fā)育。工作面機(jī)采高度大，護(hù)幫板打開不及時(shí)，支架初撐力偏低，采煤機(jī)牽引速度與滾筒轉(zhuǎn)速不相適應(yīng)，采煤機(jī)對(duì)前方的煤壁產(chǎn)生較大的擠壓作用力，周期來壓造成煤壁壓力增大等因素造成的。

3 工作面破碎圍巖控制技術(shù)

為了保證9108工作面安全快速過上覆8#煤層采空區(qū)，避免集中應(yīng)力造成工作面煤壁片幫、頂板破碎現(xiàn)象，決定對(duì)工作面頂板及煤壁采取“注漿+梯形錨棚+撞楔超前支護(hù)”聯(lián)合控制技術(shù)。

3.1 注漿加固技術(shù)

為了進(jìn)一步提高9#煤層整體穩(wěn)定性以及9#煤層與8#煤層之間層間巖體承載能力，決定對(duì)工作面煤壁及頂板進(jìn)行注漿施工[3]。

（1）工作面煤壁注漿鉆孔布置間距為5.0m，鉆孔直徑為45mm，每排鉆孔成直線布置，鉆孔距頂板間距為1.0m，鉆孔垂直煤壁布置，允許偏角為3°。

（2）頂板鉆孔布置在端面破碎頂板上，鉆孔深度為3.0m，鉆孔直徑為45mm，鉆孔與頂板成60°仰角布置，鉆孔間距為3.0m。

（3）煤壁及頂板注漿鉆孔施工完后對(duì)鉆孔孔口處安裝封孔器，封孔器長度為0.5m，封孔器安裝后對(duì)鉆孔內(nèi)安裝一根注漿鋼管，注漿鋼管與注漿泵進(jìn)行連接。

（4）注漿材料采用馬麗散混合材料，該注漿材料中馬麗散與催化劑配比為1∶1，注漿過程中注漿壓力控制在1.0～1.5MPa范圍內(nèi)，注漿期間發(fā)現(xiàn)煤壁及頂板巖體出現(xiàn)漿液滲透時(shí)立即停止注漿。

3.2 梯形錨棚支護(hù)

為了保證工作面支架在破碎區(qū)頂板移架時(shí)，支架具有足夠的工作阻力以及支撐力，同時(shí)進(jìn)一步加強(qiáng)頂板穩(wěn)定性，決定對(duì)頂板施工一排梯形錨棚支護(hù)。

（1）梯形錨棚主要由梯形梁、錨索兩部分組成，其中梯形棚長度為3.5m，寬度為0.4m，梯形梁主要由5根長度為3.5m，直徑為15mm圓鋼拼接焊制而成，梯形梁相比傳統(tǒng)W型鋼帶、鋼梁相比，它具有支護(hù)截面積大、不易變形、耦合支護(hù)效果好等優(yōu)點(diǎn)。

（2）梯形錨棚與工作面煤壁平行布置，首先在兩架支架之間頂板施工一個(gè)錨索支護(hù)孔，孔深度為4.0m，錨索施工完后再錨索外露端安裝梯形梁，并采用拱形鋼托板、鎖具進(jìn)行預(yù)緊[4]。

（3）梯形錨棚施工排距為2.0m，為了防止頂板在變形下沉?xí)r，梯形梁端頭對(duì)頂板產(chǎn)生切頂破壞作用，決定對(duì)相鄰兩排梯形梁采用邁步式布置。

3.3 撞楔超前支護(hù)

為了防止工作面在回采過程中受回采應(yīng)力、上覆8#采空區(qū)殘余應(yīng)力等影響，導(dǎo)致工作面煤壁前方煤體產(chǎn)生超前應(yīng)力破壞作用，工作面在回采過程中決定對(duì)頂板施工一排撞楔超前支護(hù)。

（1）9108 工作面施工的撞楔超前支護(hù)施工在工作面煤壁設(shè)計(jì)頂板位置，超前支護(hù)體采用長度為8.0m，直徑為30mm的玻璃鋼錨桿，錨桿布置間距為5.0m，每根錨桿采用兩支快速錨固劑進(jìn)行錨固。

（2）撞楔超前支護(hù)施工完后為了保證支護(hù)與頂板能夠接觸嚴(yán)實(shí)，在相鄰兩根超前支護(hù)外露端施工一組卡纜并采用錨桿進(jìn)行固定[5]。9108 工作面近距離過采空區(qū)圍巖控制技術(shù)施工平面如圖1所示。

圖1 9108工作面近距離過采空區(qū)圍巖控制技術(shù)施工平面示意圖（單位：mm）

4 結(jié)束語

截止2020年7月8日9108工作面已過上覆8#采空區(qū)且工作面已回采到位，新景礦通過對(duì)工作面過采空區(qū)期間煤壁及頂板采取“注漿+梯形錨棚+撞楔超前支護(hù)”聯(lián)合控制技術(shù)后，工作面在后期回采過程中未出現(xiàn)頂板破碎、煤壁片幫現(xiàn)象，有效解決了采空區(qū)下近距離煤層工作面回采時(shí)出現(xiàn)圍巖破壞嚴(yán)重、工作面回采難度大、支護(hù)效果差等技術(shù)難題，保證了近距離采空區(qū)下工作面回采安全，取得了顯著應(yīng)用成效。