綜采工作面過復雜地質構造技術方案

薛國建

(大同煤礦集團朔州朔煤王坪煤電有限責任公司)

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綜采工作面過復雜地質構造技術方案

薛國建

(大同煤礦集團朔州朔煤王坪煤電有限責任公司)

摘要以王坪煤礦8202綜采工作面為例，通過對該工作面整體推進過巖墻、斷層等復雜地質構造技術進行研究，總結出綜采工作面過復雜地質構造時整體推進的技術方案，供類似礦山參考。

關鍵詞綜采工作面地質構造技術方案

綜采工作面過復雜地質構造一直是困擾綜采生產的難題，主要表現在：①復雜地質構造下破碎帶應力較復雜，不易支護，使得液壓支架支護能力降低；②地質構造致使煤層斷裂，使得綜采工作面底板不平整，對工作面支架的支護移架有嚴重影響；③過地質構造有時需放炮松動巖石，極易造成支架等設備的損壞，還會影響回采進度；④過復雜地質構造時還會產生安全隱患[1-3]。為此，針對王坪煤礦8202綜采工作面回采過程中遇到寬8 m 巖墻、1條落差7 m斷層與1條落差2.8 m斷層，本研究對該工作面過巖墻、斷層的技術方案進行探討。

1綜采工作面概況

8202綜采工作面位于419鉆孔北部，地面凹凸不平，大部分被黃土覆蓋，有沖溝的部位出露上下石盒子組。井下該工作面位于下組煤402盤區北部，其北部為實體煤，西部為煤層402皮帶巷、402軌道巷以及402回風巷，東部為官溝煤礦采空區，南部為8204工作面。煤層頂底板情況見表1。

表1　煤層頂底板情況

8202綜采工作面在回采過程中遇到的巖墻走向4°，傾角0°，與皮帶運順槽2202巷呈50°角，縱穿整個工作面的輝綠巖墻。沿皮帶運順槽2202巷巖墻前20 m處有落差7 m、傾角60°的正斷層，與運順槽呈30°夾角，還有1條傾角42°的正斷層。該工作面地質構造分布見圖1。

圖1　綜采工作面地質構造分布平面示意

2技術方案

2.1過巖墻

2.1.1巖墻對順槽的影響

巖墻垂直寬度為8 m，巖墻前方115 m處有落差7 m的斷層，巖墻完全推過后，距斷層35 m。運用平推硬過法過巖墻，需考慮頂板情況，若處理不當會造成嚴重的安全隱患。

2.1.2巖墻內掘巷

巖墻采用松動爆破法將其掘出一部分(寬4 m)，形成空巷。空巷要求位于巖墻中部，空巷兩幫距巖墻左右邊均為2 m。空巷頂板支護形式為錨桿、錨索、金屬網聯合支護，錨桿間排距1 000 mm×1 000 mm，錨索“3-2”形式布置，2支排距1 500 mm，3支排距1 250 mm，間距2 000 mm。為預防老頂來壓造成頂板下沉，在空巷內頂板支設錨索組，錨索組三花布置，每5 m 1組，并支設型鋼棚(走向梁)，型鋼棚平行于8202工作面順槽支設，間距1.5 m，型鋼梁采用長度大于3.5 m的11#礦用工字鋼，棚腿采用長2.8 m的單體液壓支柱，上用半圓木剎頂，2根單支棚腿距型鋼梁兩端各0.5 m，確保支架可順利推移至型鋼梁下方，每隔5.0 m在型鋼梁下支設1個道木垛，確保空巷頂板穩定。由于工作面與巖墻空巷夾角約40°，故過空巷時，工作面平行推進即可，工作面液壓支架初撐力須達到規定值并保證工作面最小控頂距。

2.1.3放松動炮法工作面推進過巖墻

工作面由于未將巖墻完全掘出，工作面推進時遇巖石仍需爆破松動巖體：①割煤，采用單向割煤工藝，爆破松動巖體，由機組裝渣至工作面刮板機上，根據工作面刮板機的運行情況確定進刀方向，采高控制在3.0 m；②移架，過空巷期間采用追機移架的方式，頂板破碎時，采用超前移架的方式；③爆破，工作面遇巖墻時，需進行松動爆破，爆破采用風鉆打眼，爆破炮眼共3排，五花布置，炮眼布置于巖墻中，炮眼間排距0.8 m×0.8 m，眼深1.5 m，上排眼距巖墻頂部0.6 m，下排眼距巖墻底部0.6 m。炮眼布置如圖2所示。

圖2　炮眼布置示意(單位：mm)

2.2過斷層2.2.1斷層概況

由于在掘進2202巷時首先遇到落差2.8 m斷層，挑頂以8°上山掘進見煤層底板，隨即遇到落差7 m 斷層，水平掘進至斷層面后，機組退后16.5 m以15°下山放炮起底掘進，下山掘進25.5 m后見煤層底板，下山后巷道形成部分超高段。5202巷掘進時已知斷層，掘進時提前下山掘進未形成超高段。

2.2.2皮帶順槽超高段支護

巷道正常采用錨桿、錨索、金屬網聯合支護。錨桿用長2 500 m左旋螺紋鋼錨桿，支護間排距1 000 mm×1 000 mm，錨索長7.2 m，采用“2-3-2”形式支護，2根間距1 500 mm，3根間距1 250 mm，排距2 000 mm，頂板與兩幫全部用金屬網支護。由于受2條斷層影響，2202巷在斷層段形成超高端。為確保工作面回采順利過斷層，對2202巷上超高巷段在原有支護的基礎上重新做假頂支護。采用11#型鋼架棚，棚腿長3 m，棚梁長4 m，并在鋼梁兩端向上打設8 m 錨索吊掛鋼梁，鋼梁上部鋪設規格為2 000 mm×500 mm×100 mm木板，木板上部至頂板每5 m 用1.2 m長道木并排架設2個“#”形木垛，確保假頂上部頂板穩定，木板上部用羅克休充填材料進行充填，填充后既可確保道木垛穩定，又使得巷道頂板在斷裂冒落時可形成緩沖層，不易砸翻假頂，同時也解決了巷道超高段的通風管理難題。

2.2.3工作面過斷層

過斷層時，兩順槽斷層前后10 m范圍需架設走向棚，走向棚一梁三柱，間距1 m，棚梁采用11#工字鋼，長4 m，棚腿采用單體液壓支柱。過斷層工作面推進坡度以皮帶順槽2202巷為準，端頭支架為工作面其他支架導向，工作面側向坡度根據實際調整，最大不得超過6°。工作面過斷層采用挑頂留底煤方法，工作面所有斷層坡度均以順槽坡度為準，2202巷落差7 m斷層往后19～41 m段以15°起坡，落差7 m斷層往后19 m段以5°起坡。5202巷斷層點往前30 m以3°起坡。工作面沿煤層推進，遇斷層后，以8°坡上山，逐段過斷層，過斷層后逐段調節刮板機坡度，直至水平。

3實踐效果

工作面推進過巖墻，放松動炮，保證了工作面最小控頂距，順利通過巖墻。過巖墻后根據斷層制定合理角度工作面上山推進，推進過程中，超前支護效果良好，液壓支架初撐力達到了規定值，使頂板狀況保持良好，確保順利通過斷層。工作面采用整體推進，成功地通過了巖墻與斷層，多回采原煤113 100 t，為企業實現經濟效益135.7萬元。

4結語

對王坪煤礦8202綜采工作面通過巖墻、斷層等復雜地質構造的技術方案進行了分析，取得了較好的實踐效果，對于在復雜地質構造中綜采工作的順利推進有一定的參考價值。

參考文獻

[1]徐永圻.煤礦開采學[M].徐州：中國礦業大學出版社，2009.

[2]關前進.掘進巷道過斷層帶施工加固技術[J].現代礦業，2015(3)：23-214.

[3]鄧國恩，焦斌，范文勝.綜采工作面過段層技術探討[J].現代礦業，2012(12)：65-68.

(收稿日期2016-01-07)

薛國建(1974—)，男，助理工程師，038300 山西省朔州市懷仁縣。