急傾斜不穩定復雜煤層群正規布置與開采方法初探

文/李和平

急傾斜不穩定復雜煤層群正規布置與開采方法初探

文/李和平

對急傾斜極不穩定具突出危險性復雜煤層群，在工程布置和開采方法上如何滿足“安全、高產、高效、低耗”的原則，湘煤集團街洞煤礦經過多年的探討實踐和全面對比，采用了“集中綜合上山布置雙引巷水平分層采煤法”開采，使礦井本質安全、效益、工效及回采率得到了較大提高，勞動強度及生產成本大幅降低。

一、煤層地質概況

1．煤層的不穩定及復雜性

街洞煤礦含煤地層系二迭系龍潭組，內含12層煤層，其中6、7煤層為主采煤層，5、8、9煤層為局部可采煤層，其他為不可采煤層。煤層走向為北東—南西方向，傾向北西，各煤層呈雞窩、藕節狀賦存，在走向上斷斷續續，起伏波折，傾向上起伏倒轉頻繁，呈“S”形，煤層厚度變化極大，在0.1～20m之間，傾角0°～90°不等，內含夾矸1～3層，煤層層間距20～50m不等，局部地段有2～40m不等的正、逆斷層，由于煤層賦存的復雜和極不穩定性，給探煤找煤，工程布置及開采帶來了較大的困難。

2．煤層頂底板的破碎性

井內煤層頂底板巖性均為細砂巖、炭質泥巖、粉砂巖和砂巖，節理發育，整體性差，易破碎，砂巖層間為炭泥質膠結，易風化膨脹，冒落規模相差大，給頂板管理及巷道維護帶來很大的困難。

3．煤與瓦斯的突出性

1973年1月8日，湖南省煤炭工業局將礦井定為煤與瓦斯突出礦井。

二、工程布置

從煤層底板運輸大巷，沿走向每隔100～120m掘一石門揭穿煤層群，經該石門在煤層底板布置一條提升、溜煤、進、回風綜合上山至上部總回風巷，然后從集中綜合上山由上向下每隔20～30m垂高（此高度可根據探明煤層產狀確定）布置小區段石門揭穿煤層群，作運輸、通風、行人用。

再布置反上山揭穿距上山最近煤層底板作區段溜煤上山用，然后沿煤層在區段石門兩側沿煤層頂板和底板布置上山，底板沿煤上山貫通上區段運輸石門或回風石門，兩上山平行布置，間距8～12m，中部用聯絡巷聯通，然后再從沿煤上山靠頂板側上山兩幫開門沿煤層和上分層假頂掘平巷作運輸進風順槽（溜子道）至煤層可采邊界，再從底板沿煤上山沿煤層底板掘回風順槽至可采邊界，再沿走向后退式套杠子開采。

靠頂板沿煤上山作溜煤及布置分層引巷用，靠底板沿煤上山作回風用，當一個小區段采完后，將靠底板側煤層回收。上區段小石門將用作下區段回風石門。

三、開采順序及采煤工藝

1.順序及方法

先里后外，先上后下，先采距底板最遠的煤層，逐次后退，待一區段內幾層煤全部采完后再布置下區段。雙引巷水平分層采煤法。

2．工作面要素及生產工藝

走向長度：50～60m；水平寬度：（煤層水平厚度）8～20m左右；煤層傾角：0°～90°；工作面坡度：1°～3°；煤層平均厚度：8m；采煤方法：水平分層人工假頂下行式全部垮落法；采高：2m；工作面支護形式：金屬兀梁、單體垂直煤壁橫杠子支護；支護材料及規格：①杠子：兀梁；②柱子：單體：③排距1.0m；④柱距1.0m，每三排用橫杠子鎖棚；⑤控頂距：最大3.0m,最小2.0m，放頂步距1.0m。頂板管理方法：人工假頂全部垮落法；放頂工具：回柱絞車；通風方式：負壓風；瓦斯相對涌出量：15m3/T·日以上。

四、具體施工方法

當運輸順槽（進風）掘進至煤層邊界后，開切眼連通進回風順槽，然后由里向外后退式開采推進至溜煤上山口2m左右處，落煤采用放炮落煤，人工耙入引巷電溜子，由電溜子送入溜煤上山，從分層引巷經溜煤上山至采區石門煤倉裝入礦車。

工作面支護材料采用PDA型單體液壓支柱配合兀梁套垂直煤壁的橫杠子進行支護，采空區的處理采用全部垮落法，人工鋪設竹簾假頂，竹簾鋪設要縱、橫鋪設兩層，然后灑透水，再使用回柱絞車放頂，放頂前要在靠采區側掛好檔矸簾，以防冒落的煤矸竄入工作面，放頂完畢后要對老塘注水，使煤矸膨脹擠壓，這樣人工假頂就容易形成，并能給下分層施工起到降溫防塵，超前護頂支護的作用，人工假頂形成的好壞對工作面的生產安全、高產、高效、低耗起著關鍵性的決定作用。

五、使用評價

1.能有效地解決煤與瓦斯突出的問題，據街洞煤礦的防突預測預報組提供的資料顯示，K1值測定無一次達到突出危險性的臨界值。

2.支護穩定性高，因工作面支護只承載垂直方向來壓，較傾斜式開采穩定性好。鋪設了人工假頂，使次分層開采解決了頂板破碎的問題，為次分層頂板管理創造了良好的條件，同時因水灑透后，起到了降溫防塵作用，可營造良好的施工環境。

3.此布置開采，無需留設任何煤柱，一般回采率均在97％以上，提高了經濟效益和社會效益。適用性極強，無論煤層走向、傾向發生何種變化，都能適用，不受影響。有利于多手段探清煤層賦存產狀。

4.巷道維修量低，因煤巷服務時間短，受壓影響小。在煤層變緩，變規則后可實現走向長壁式正規布置，煤層變薄可實行大仰角法開采。職工的勞動強度低，材料搬運距離短，消耗人力少。可有效降低萬噸巖掘率，采用集中綜合上山布置開采后，由原來的460m/萬噸降低到240m/萬噸。

5.因布置巷道少，采區內圍巖破壞范圍小，降低了礦壓，有利于巷道維護。采用集中綜合上山和雙引巷水平分層采煤法，對急傾斜極不穩定突出煤層有較好的適用性、安全性和經濟性，較好地解決了復雜煤層的正規布置問題，符合礦井本質安全要求。

（責任編輯：李元）

作者單位：（湘煤集團街洞礦業有限公司）