開拓大巷下近距離開采影響分析與開采技術(shù)

段元帥 吳正全

（山東萬祥礦業(yè)公司，山東 濟(jì)南 271107）

1 概況

潘西煤礦-740 m 西大巷巷道設(shè)計全長1030 m，埋深990 m，標(biāo)高在-740～ -732 m，為礦井西翼軌道運(yùn)輸大巷。巷道采用直墻半圓拱形，支護(hù)方式為錨網(wǎng)噴支護(hù)。大巷底板鋪設(shè)一路玻璃鋼排水管，疏水量約240 m3/h，下幫吊掛兩路風(fēng)水管路，上幫為高低壓電纜。綠色開采試驗區(qū)工作面設(shè)計開采煤層為19 煤層，通過已掘巷道（上巷、運(yùn)輸巷、切眼）實際揭露情況分析：工作面揭露煤層厚度0.6～3.0 m，平均煤厚2.3 m，煤層傾角5°～30°，平均煤層傾角25°，煤層走向113°～130°，傾向23°～40°。綠色開采試驗區(qū)工作面位于-740 m 西大巷下部，上巷標(biāo)高-789～ -800 m，下巷標(biāo)高-790～-826 m，與-740 m 西大巷縱向最小距離55 m，最大距離90 m，橫向水平最小距離3.6 m，最大距離40 m。由于開采距離較近，常規(guī)的開采方法將對大巷造成較大破壞。工作面相對位置如圖1。

圖1 工作面相對位置圖

2 工作面開采影響分析

2.1 工作面開采影響預(yù)計范圍

根據(jù)潘西煤礦地表巖移觀測參數(shù)，上山移動角70°，下山移動角53°，采用垂直剖面法對綠色開采試驗區(qū)工作面全部垮落法開采影響-740 m 西大巷進(jìn)行預(yù)計，-740 m 西大巷在綠色開采試驗區(qū)開采影響范圍內(nèi)，開采對大巷將造成一定破壞。開采影響預(yù)計如圖2。

圖2 綠色開采試驗區(qū)工作面影響-740 m 西大巷剖面圖

2.2 導(dǎo)水裂隙帶發(fā)育最大高度

工作面斜上方為-740 m 西大巷，-740 m 西大巷有200 m3/h 涌水，需防止工作面采動導(dǎo)通-740 m西大巷水溝內(nèi)的積水。

根據(jù)《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采指南》（2017），按照中厚煤層分層開采的中硬巖層考慮綠色開采試驗區(qū)工作面開采后，導(dǎo)水裂隙帶發(fā)育最大高度計算公式為：

其導(dǎo)水裂隙帶最大高度分別為（35.7±5.6）m、44.64 m，取最大值，即綠色開采試驗區(qū)工作面導(dǎo)水裂隙帶最大發(fā)育高度為44.64 m。

綠色開采試驗區(qū)工作面最大導(dǎo)水裂隙帶發(fā)育高度44.64 m。-740 m 西大巷底板破壞深度參考新汶礦區(qū)底板破壞深度數(shù)值，即13 m。綠色開采試驗區(qū)工作面與-740 m 西大巷上下間距53～85.8 m，平面距離4～43 m。經(jīng)分析，正常情況下大巷涌水不會沿裂隙進(jìn)入工作面，但隨著工作面向外推采，-740 m西大巷進(jìn)入到綠色開采試驗區(qū)工作面開采影響范圍內(nèi)，開采會造成巷道沉陷，形成低洼積水區(qū)，由于兩者有效隔水巖層較小，不排除導(dǎo)通積水的情況出現(xiàn)。開采影響分析如圖3。

圖3 綠色開采試驗區(qū)工作面采動影響分析圖

3 工作面開采減沉措施

3.1 回采、充填施工工藝流程

（1）工作面采用采六充六的充填方式對工作面兩端頭進(jìn)行充填，采煤機(jī)推采6 個循環(huán)（3.6 m），拉架完畢后，開始對工作面上巷端頭支架以上區(qū)域進(jìn)行高水充填，下端頭支架以下區(qū)域進(jìn)行泵送似膏體充填。如果頂板破碎或者存在頂板條件不允許等其他特殊情況，可適當(dāng)縮短充填距離。

（2）工作面初采期間，充填管路未完善時，兩端頭可采用矸石袋實體充填法進(jìn)行充填。工作面每拉一茬支架后，在兩端頭支架與巷幫中間采用矸石袋壘砌為實體進(jìn)行矸石袋實體充填，矸石袋實體壘砌步距為0.6 m。

3.2 充填工藝流程

采用泵送似膏體充填工藝。將后四矸石破碎站破碎的矸石暫存于矸石倉內(nèi)，矸石倉下口安設(shè)攪拌機(jī)及矸石充填泵，破碎后的矸石經(jīng)給煤機(jī)卸入MJD-3000D 型攪拌機(jī)，加水、水泥（或粉煤灰）充分?jǐn)嚢韬笥傻V用混凝土充填泵經(jīng)Φ159 mm 充填管路輸送至采空區(qū)內(nèi)。為增加充填體強(qiáng)度，有效支撐頂板，在充填混合物中添加水泥，水泥添加量為矸石質(zhì)量的5%。其工藝流程如圖4。

圖4 工藝流程圖

4 開采影響區(qū)域管控措施

4.1 大巷加固

（1）-740 m 西大巷導(dǎo)F 點以東37 m 至導(dǎo)E 點累計加固長度203 m，加固段頂板采用錨網(wǎng)索加強(qiáng)支護(hù)，普通錨索選用Φ18 mm×4200 mm 的高強(qiáng)度、低松弛1×19 結(jié)構(gòu)鋼絞線。每根錨索采用3 支MSK28/500 型樹脂錨固劑錨固。在每排錨索之間增加一條錨桿加強(qiáng)支護(hù)，錨桿間距2.4 m，所用錨桿為MSGLD-335/20×2200 mm 等強(qiáng)螺紋鋼式樹脂錨桿配鋼板錨盤、W 護(hù)板、金屬菱形網(wǎng)支護(hù)，菱形網(wǎng)采用10#鐵絲編織，網(wǎng)孔規(guī)格50 mm×50 mm。每根錨桿采用2 支MSK28/500 型樹脂錨固劑錨固。

（2）-740 m 西大巷導(dǎo)E 點向東至導(dǎo)C 點累計加固長度288 m，加固段頂板采用錨網(wǎng)索加強(qiáng)支護(hù)，錨索選用Φ22 mm×4100 mm 的中空注漿錨索。在每排錨索之間增加一條錨桿加強(qiáng)支護(hù)，錨桿間距2.4 m，所用錨桿為：MSGLD-335/20×2200 mm 等強(qiáng)螺紋鋼式樹脂錨桿配鋼板錨盤、W 護(hù)板、金屬菱形網(wǎng)支護(hù)，菱形網(wǎng)采用10#鐵絲編織，網(wǎng)孔規(guī)格50 mm×50 mm。每根錨桿及錨索采用2 支MSK28/500 型樹脂錨固劑錨固。

4.2 安全措施

（1）每天早班由施工區(qū)隊安排專人（不低于2 人）對-740 m 西大巷進(jìn)行一次巷道普查，根據(jù)巷道變形情況，將變形量、失修情況及時記錄在巷道普查臺賬上。根據(jù)巷道變形情況，由巷修隊及時對變形巷道進(jìn)行整修，達(dá)到-740 m 西大巷安全使用要求。每周由有關(guān)部門組成的巡查人員進(jìn)行一次巷道檢查，根據(jù)巷道變形情況，由巷修隊進(jìn)行巷道整修。

（2）綠色開采試驗區(qū)工作面開采期間，根據(jù)礦壓觀測情況及巷道情況，-740 m 西大巷達(dá)不到安全使用要求，影響行人安全時，由巷修隊在-740 m西大巷兩端、-740 m 西大巷臨時泵房、-740 m 西大巷水閘門以里10 m 處分別設(shè)柵欄門，開采期間無關(guān)人員及車輛嚴(yán)禁進(jìn)入封閉區(qū)段，確需通過時必須經(jīng)調(diào)度室、安監(jiān)處同意后方可進(jìn)入。

4.3 -740 m 西大巷變形監(jiān)測

4.3.1 監(jiān)測點設(shè)置

為掌握綠色開采試驗區(qū)工作面開采對-740 m 西大巷影響程度，觀測各開采階段的巷道頂、底板下沉、底鼓及兩幫位移情況等，監(jiān)測點位置如圖5。巷道位移變形觀測點見表1。

圖5 監(jiān)測點位置圖

表1 巷道位移變形觀測點參數(shù)

4.3.2 巷道位移變形觀測要求

（2）鋼尺丈量要求：采用經(jīng)過比長檢定的3 m、10 m 鋼卷尺，丈量時精確到毫米，每周觀測一次。

5 效果

（1）通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)分析得出：-740 m 西大巷兩幫位移變形最大點為C 點，南幫移進(jìn)量14 mm，北幫移進(jìn)132 mm，總移進(jìn)量146 mm；此點與工作面水平間距23.5 m，距切眼水平距離128.4 m，工作面推采106 m，測點距工作面位置45.9 m。底板移進(jìn)量最大點為13 點，底板移進(jìn)量為261 mm，頂板移進(jìn)量為3 mm，總移進(jìn)量264 mm；此點與工作面水平間距31.6 m，距切眼水平距離46.1 m，工作面推采106 m，測點距工作面位置59.9 m。

（2）將-740 m 西大巷實測巖移數(shù)據(jù)與其他采區(qū)正常開采時附近巷道變形量分析、比較，-740 m西大巷兩幫位移量較小，基本在15～150 mm，巷道頂、底板移近量在5～270 mm。由于大巷位于巖石中，又提前進(jìn)行了加固，巷道只是底鼓量較大，需對底鼓段進(jìn)行臥底后便可繼續(xù)使用。

（3）通過充填開采，井下產(chǎn)出矸石就地消耗，節(jié)省了排矸費，減少了投入礦車費用。開采期間，工作面僅呈現(xiàn)小量大巷底板裂隙滲水，實現(xiàn)了安全、高效、綠色開采。