回采工作面加架開采方案的研究

周升范 肖金杰

（山東東山古城煤礦有限公司，山東 兗州 272100）

1 概況

斷層是影響工作面布置的重要因素，古城煤礦斷層較多，工作面兩巷既要盡量靠斷層施工，又不能穿越較大落差的斷層，巷道不能頻繁變化方位角，工作面順槽與斷層之間勢必形成呆滯煤量。33采區由于地質資料的缺失及不準確性，3310工作面施工完成后，重新確定了F18-2斷層位置，發現軌道順槽與斷層間所留的斷層煤柱過大，造成呆滯煤量約20.4萬t。如圖1所示。

3310工作面軌道順槽臨近F18斷層的分支斷層F18-2及F18-3，F18-2及F18-3落差為0～25m，F18及F18-3斷層在-1030北大巷及-1030北皮帶巷掘進過程中均有揭露，掘進過程中經施工探巷及后期鉆探查明：F18-2斷層為一弧形產狀，斷層與工作面間留存一段寬為10～30m的煤柱，該斷層閉合性良好，不含水，不導水。

2 加架開采方案

3310工作面位于33采區南部，在F18-2斷層以南。工作面順槽長650m，切眼長112m，煤層平均厚度8.5m，工作面平均傾角25°。在切眼外170m處工作面煤柱側重新施工一條長20m的切眼及一條長300m的新軌道順槽，實行加架開采，如圖2所示。

圖1 3310工作面斷層煤柱形成呆滯煤量圖

圖2 3310工作面斷層煤柱加架開采方案示意圖

根據工作面加架開采需求，計劃增加16架ZF12000液壓支架及32節SGZ800/800刮板輸送機中部槽。

3 軌道順槽及端頭頂板管理[1、2]

軌道順槽自煤壁向前30m范圍內采用懸浮式單體液壓支柱配合π型長梁架棚支護，π型長梁沿巷道斷面方向布置，一梁三柱，棚距0.8（±0.1）m，柱距分別為0.8m和1.8m，支柱初撐力不小于11.5MPa。端頭支護采用懸浮式單體液壓支柱配合雙楔梁（1.2m）和鉸接梁（1.2m）進行支護。端頭靠近采空區側加設一排切頂關門柱，柱距不大于0.5m，使之擋矸有效。

軌道順槽及端頭支護示意圖如圖3所示。

圖3 3310工作面軌道順槽超前支護及端頭支護示意圖

4 通風方式

通過新掘軌道順槽解決工作面加架開采段的通風問題，使工作面形成兩進一回的“U”型通風方式，滿足工作面正常開采的通風需求。回采期間原軌道順槽上下要構筑風簾，保證回采面風量。合理安排工作面推進度，防范煤層自燃；充分論證工作面合面技術方案，提前編制安全技術措施，確保安全合面。在臨時停產期間，要加大綜合防滅火措施，回采過后采空區及時封堵，加注防滅火材料，減少采空區漏風，減少供氧量，從而達到防滅火的目的。

工作面通風示意圖如圖4所示。

圖4 3310工作面通風示意圖

5 加架開采的防沖安全

3310新軌道與3310軌道之間的加架開采區煤柱凈寬20m，加架開采區可認為是煤柱開采，根據無彈性承載區的工作面設計理論[3、4]，即通過大直徑鉆孔、爆破卸壓等技術將彈性承載區煤體強度破壞，釋放積聚能量，從而使工作面煤體不具備發生沖擊可能。其防沖原理主要表現為：

（1）將彈性承載區域的高應力向工作面兩側實體煤轉移；

（2）高應力轉移的同時帶動能量向遠距離位置釋放；

（3）能夠釋放彈性承載區的能量，降低工作面煤體積聚的能量。

在掘進與回采期間對3310軌道兩側幫部、3310新軌道的煤柱側進行大直徑鉆孔卸壓，通過采取卸壓措施后，促使3310加架開采區煤柱彈性承載區煤體破裂，釋放彈性勢能，應力向四周轉移，從而保證工作面的安全回采。

回采期間要加強工作面三條巷道超前卸壓工作，對具有沖擊危險的工作面順槽進行封閉管理，在工作面生產和各工序停止施工30min前，嚴禁任何人員進入。回采期間要加強頂板動態觀測，在壓力發生明顯變化、壓力顯現較為明顯時及時變更支護方式加強支護。

6 加架開采效果分析

（1）加架開采增加煤量

式中：

m-加架開采增加煤量，t；

c-加架開采寬度，24m（包含原軌道順槽巷道寬度）；

L-加架開采可采長度，270m；

h-煤厚，取8.5m；

r-煤容重，取1.35t/m3；

90%-工作面回采率。

（2）經濟效益分析

新增產值：M=q×m=650×6.7=4355萬元

式中：

M-新增產值，萬元；

q-原煤單價，650元/t（取發熱量為5000大卡時的單價）。