綜采工作面過黃斑巖回采工藝技術(shù)探討

李雁明

（大同煤礦集團雁崖煤業(yè)公司，山西 大同 037001）

1 工程概述

大同煤礦集團雁崖煤業(yè)公司位于大同市南郊區(qū)西南20km處，三盤區(qū)煤層埋藏深度460m，煤層平均厚度3.5m，屬石炭二疊紀(jì)煤層，煤層發(fā)育不穩(wěn)定，夾雜矸石層較多。整個采區(qū)受地質(zhì)條件影響，斷層、節(jié)理發(fā)育，部分區(qū)域煤層存在巖漿巖侵入。三盤區(qū)共分東翼、西翼、西二三個采區(qū)，東翼采區(qū)于2016年2月已回采結(jié)束并密閉，目前正回采西二及西翼采區(qū)煤層。

8301工作面位于西二采區(qū)，工作面走向長度為1300m，傾向長度210m，工作面采用走向長壁后退式綜合機械化回采工藝，全部垮落法處理采空區(qū)。根據(jù)雁崖煤業(yè)公司地測科提供鉆孔資料顯示，8301工作面回采至760m及920m處將遇黃斑巖侵入段，且從工作面回風(fēng)順槽側(cè)侵入，其中760m處黃斑巖侵入范圍小，影響煤層厚度為0.5m，采用強行破巖的方法過黃斑巖，而920m處黃斑巖影響工作面傾向長度達45m，走向長度為15m，黃斑巖侵入煤層厚度達2.5m。若繼續(xù)采用強行通過的方法過黃斑巖，不僅破巖效果差、回采速度慢，而且機械設(shè)備損壞率高。為此，合理分析了傳統(tǒng)強行過黃斑巖主要存在的問題，并根據(jù)實際情況提出合理的回采工藝及安全措施，力求保證8301工作面安全順利過黃斑巖。

2 采煤機強行過黃斑巖存在的難題

（1）8301工作面采煤機截齒主要由低合金結(jié)構(gòu)鋼制造，該類型截齒切割巖石強度不得高于4.0，而黃斑巖巖石普氏系數(shù)f＞5.0，巖石硬度大，采用該類型采煤機切割黃斑巖時截齒磨損嚴(yán)重，且截割部及截割電機易損壞。8301工作面采用采煤機強行過760m處黃斑巖時發(fā)現(xiàn)，每切割1.0m黃斑巖需更換截齒12個，且工作面過黃斑巖時采煤機切割部變形嚴(yán)重、切割部電機易損壞，加大了機械設(shè)備成本費用。

（2）根據(jù)地質(zhì)資料顯示，8301工作面直接頂主要以炭質(zhì)泥巖為主，平均厚度為4.7m，該巖石層呈層狀結(jié)構(gòu)，易破碎，且黃斑巖與頂板巖石層膠結(jié)性差，若采用采煤機強行過黃斑巖時，直接頂很容易出現(xiàn)垮落，造成液壓支架頂梁損壞，影響工作面安全回采。

（3）由于8301工作面煤層屬石炭系煤層，該煤層穩(wěn)定性差，易破碎，特別是在煤層與黃斑巖交接處頂板壓力加大，煤層極不穩(wěn)定，同時8301工作面屬高瓦斯工作面，煤層瓦斯涌出量大，若采用傳統(tǒng)的回采方法帶壓過應(yīng)力區(qū)時，工作面煤層很容易出現(xiàn)大面積片幫現(xiàn)象，造成工作面瓦斯集聚，甚至?xí)l(fā)生瓦斯事故。

3 回采工藝技術(shù)探討

3.1 回采方法

通過研究，決定采用仰俯斜技術(shù)及爆破施工工藝聯(lián)合方法過8301工作面黃斑巖侵入?yún)^(qū)，具體施工方法如下：

（1）當(dāng)8301工作面回采至900m處時，采用俯斜回采工藝，即工作面每回采1.0m液壓支架降低0.15～0.2m，且采煤機以8°俯角割煤。

（2）工作面回采至918m處時及時調(diào)整采煤機割煤角度及支架角度，進行近水平煤層開采，當(dāng)工作面遇黃斑巖后，使液壓支架頂梁帶壓擦頂并打開護幫板，此時工作面頂板預(yù)留煤層厚度為1.0m。

（3）采用爆破施工工藝強行過黃斑巖，施工方法如下：①在工作面黃斑巖處與工作面支架頂梁同一水平線上施工第一排爆破鉆孔，鉆孔間距為1.2m，鉆孔深度為1.0m；第二排爆破鉆孔與第一排鉆孔間距為1.0m，第二排鉆孔與第一排鉆孔交錯布置；②爆破鉆孔施工完后在鉆孔內(nèi)依次填裝乳化炸藥、水帶、炮土等，每個鉆孔填裝炸藥量不得高于300g；③爆破時每次爆破炮眼數(shù)量為4個，即第一排2個、第二排2個，采用串聯(lián)連線方式，一次性爆破孔成邁步式布置。

（4）當(dāng)工作面黃斑巖爆破深度達1.0m時及時帶壓擦頂移架，當(dāng)工作面過黃斑巖后再次揭露工作面煤層時及時采用仰斜回采工藝，即工作面每回采1.0m液壓支架升高0.15～0.2m，且采煤機以8°仰角割煤。當(dāng)工作面回采20m后遇工作面煤層頂板時，及時調(diào)整采煤角度進行近水平煤層回采。如圖1所示。

3.2 安全措施

8301工作面在仰俯斜回采期間，為確保頂板三角煤柱穩(wěn)定性，對仰采及俯采期間頂板三角煤柱采用注漿及錨索棚進行聯(lián)合維護，具體施工方法如下：

（1）當(dāng)工作面在俯采時，在工作面頂板處施工一排加長鉆孔，鉆孔長度為5m，鉆孔間距為2.0m，鉆孔以2°仰角布置。

（2）鉆孔施工完后采用高壓注漿泵向鉆孔內(nèi)注射馬麗散凝固液，待頂板煤體有漿液滲透時停止注漿并及時封孔。

（3）注漿2h后在頂板施工錨索吊棚，錨索吊棚主要由一根長度為2.0m工字鋼梁及2根長度為4.5m錨索組成，錨索吊棚平行工作面布置，吊棚排距為1.5m。

（4）錨索吊棚施工完后工作面開始俯斜回采，當(dāng)工作面俯采1.5m后及時施工第二排錨索吊棚，俯采4m后及時施工第二排注漿鉆孔并進行注漿，依次類推直至俯采結(jié)束。

（5）當(dāng)工作面仰采時施工錨索吊棚、注漿等施工工藝與俯采相同，由于仰采時仰角為8°，所以為確保注漿效果，仰采時注漿孔與頂板成12°仰角布置。

圖1 三盤區(qū)8301工作面過黃斑巖回采施工剖面圖

4 結(jié)語

在合理分析綜采工作面強行過黃斑巖存在的問題基礎(chǔ)上，提出了采用仰俯斜回采與爆破施工聯(lián)合施工工藝過黃斑巖。實踐證明采用該方法過8301工作面920m處黃斑巖期間，采煤機截割部及液壓支架頂梁未出現(xiàn)一次變形、損壞現(xiàn)象，節(jié)約設(shè)備成本費用達75萬元，有效提高了工作面過黃斑巖回采速度，保證了回采期間的施工安全，取得了顯著的經(jīng)濟效益、安全效益。