斜溝煤礦回采工作面收尾貫通技術研究與應用

渠 磊

（山西西山晉興能源有限責任公司斜溝煤礦，山西 興縣033602）

山西西山晉興能源有限責任公司斜溝煤礦（全文簡稱斜溝煤礦）是山西焦煤西山煤電集團公司主力生產礦井，生產能力1 500萬t/a。井下綜合機械化回采工作面收尾階段的快速回撤，是減少設備搬家倒面時間、實現礦井高產高效的重要保障。斜溝煤礦23107回采工作面采用預掘回撤通道的方式進行收尾，由于工作面兩順槽巷道位于特厚煤層不同層位，在沒有參照基準的情況下工作面與回撤通道精準貫通難度大，貫通質量直接影響工作面回撤速度與施工安全。

1 23107回采工作面基本情況

23107回采工作面是斜溝煤礦二水平21采區北翼中部的一個綜放工作面，可采走向長度3 400.5 m，傾斜長度242.4 m，開采太原組13號煤層，煤層厚度12.10～16.08 m，平均14.35 m，煤層傾角7.9°～9.6°，平均8.8°，工作面蓋山厚度142～354 m。

23107回采工作面巷道由材料巷、皮帶巷、開切眼、回風聯巷及回撤通道等組成。材料巷布置在工作面的東側，沿13號煤層底板布置，巷道寬5.2 m、高3.6 m；皮帶巷布置在工作面的西側，沿13號煤頂板布置，巷道寬5.5 m、高3.8 m；回撤通道布置在工作面停采線位置，與開切眼布置方向的交角為1°，全長242.5 m，主要用于工作面回采結束后設備回撤，巷道上寬4.9 m、下寬4.4 m，巷道高3.6 m。回撤通道采用C30混凝土硬化，厚度0.2 m，并沿通道方向邁步式安設了兩排ZDD18000/26/55型垛式支架用于支護頂板。

23107回采工作面2016年9月26日開始進行調試生產，于2020年4月25日與回撤通道貫通，2020年4月26日開始回撤，共回采3年零7個月。

2 23107回采工作面收尾貫通技術方案

23107回采工作面采用“預掘回撤通道”方法進行收尾作業，通過采煤機割煤與回撤通道一次性貫通。

由于工作面材料巷、皮帶巷兩順槽巷道位于特厚煤層不同層位，在沒有參照基準的情況下工作面與回撤通道精準貫通難度大，貫通質量直接影響工作面回撤速度與施工安全。結合目前礦井現有技術裝備水平，經斜溝煤礦專業技術人員多次探討論證，決定采取以工作面與回撤通道測量剖面標高比對為主，工作面與回撤通道底煤探測厚度對比、回撤通道施工注灰孔導向指示為輔的綜合貫通技術措施，可保證工作面高質量快速貫通與收尾回撤。

3 工作面與回撤通道測量剖面標高比對

斜溝煤礦地測科組織技術人員針對23107回采工作面收尾貫通制定了專項測量方案。2020年2月6日，工作面推進至距回撤通道150 m時，測量人員對23107工作面皮帶巷、材料巷、回撤通道實測了巷道剖面，對工作面標高進行超前預控。通過對比工作面與回撤通道內頂底板標高，可準確掌握工作面與回撤通道的頂底板位置，及時調整工作面割煤層位。首次測量剖面對比結果是，工作面機頭部分比回撤通道高8 m。工作面推進至距離回撤通道90 m時，根據測量對比剖面分析，開始從機頭～60號下放溜子，60號～機尾提溜子調整工作面。在工作面距回撤通道50～12 m時，根據隊組生產需要，測量人員隨時待命測量，出井后第一時間計算原始資料，連續繪制23107回采工作面與回撤通道實測剖面對照圖，通過比較對應位置頂、底板差異，從而指導工作面及時調整。2020年4月11日早班工作面推進到鋪網線位置（距回撤通道12 m），工作面標高與回撤通道標高基本一致，工作面與回撤通道在同一層位。在整個23107回采工作面收尾期間，地測科測量人員共實測工作面剖面15次。

考慮到只采用上述測量剖面標高比對法指導工作面收尾貫通方案單一，需采取其他方法比對驗證，以提升工作面與回撤通道精準貫通的安全性和可靠性。結合目前礦井現有技術裝備水平，采取了工作面與回撤通道底煤探測厚度對比、回撤通道施工注灰孔導向指示等兩種輔助手段，助力工作面與回撤通道精準貫通。

4 工作面與回撤通道底煤探測厚度對比

在23107回采工作面回撤通道施工過程中，地測科已完成了巷道底煤厚度分布探測搜集工作，并繪制有相關圖件。工作面推進至距離回撤通道50 m開始，地測科測量人員每次測量工作面剖面時，地質技術人員在工作面測量站點處使用風煤鉆探測工作面底煤厚度，將回撤通道和工作面的底煤厚度探測數據標注在23107回采工作面與回撤通道實測剖面對照圖上，通過比較對應位置底煤厚度差異，可從側面佐證測量剖面成果的準確性，從而指導工作面及時調整。

5 回撤通道施工注灰孔導向指示

在23107回采工作面回撤通道安裝垛式支架前，鉆探隊已使用ZDY1300型礦用液壓鉆機在回撤通道向工作面方向水平打設20 m長的層位注灰指導孔，孔間距5 m，開孔位置距巷道底板1.5 m，孔徑75 mm，共施工鉆孔47個。每個孔內放入一組捆扎好的三根PVC管，管內充填白灰。

由于施工注灰孔使用的鉆機非定向鉆機，為確保后續上圖標注的注灰孔軌跡準確、數據可用，我們使用了北京合康科技發展有限責任公司生產的YZG4.8礦用鉆孔軌跡測量儀測定注灰孔軌跡。該軌跡測量探桿在鉆頭后安裝，長度3 m，為隨鉆測量，在鉆孔施工結束、鉆桿退出后，通過配套手機的藍牙功能將探桿軌跡數據下載，即可在井下現場查看鉆孔數據軌跡和圖示軌跡，并根據設定好的鉆孔評價標準對鉆孔進行有效性評價，方便指導安全生產。

使用礦用鉆孔軌跡測量儀有以下優點：

1）便于現場調整鉆孔參數及時補打，確保終孔位置打到設計位置，提高鉆孔施工質量，消除安全隱患。

2）避免了鉆孔驗收人為弄虛作假事件的發生。

3）省去了現場人力驗收環節，節約了人力資源、提高了有效鉆探時間。礦用鉆孔軌跡測量儀的使用，可有效提升注灰孔的成孔技術水平。

當23107工作面回采推進至距回撤通道20 m范圍內時，可根據需要將注灰孔開孔、終孔及20 m范圍內任意孔深位置標注在23107回采工作面與回撤通道實測剖面對照圖上。工作面回采揭露注灰孔，可根據揭露位置對比分析出工作面與回撤通道底板相對位置關系，進而指導調整工作面采煤推進坡度及局部放溜、提溜幅度，為工作面順利與回撤通道精準貫通。

6 結語

在綜合采取工作面與回撤通道測量剖面標高比對、底煤探測厚度對比、回撤通道施工注灰孔導向指示等一系列貫通技術措施后，在工作面距回撤通道12 m時，工作面標高與回撤通道標高已基本一致，工作面與回撤通道在同一層。剩余12 m回采距離，通過工作面最后幾刀調整，最終工作面與回撤通道實現了精準貫通，工作面頂板與回撤通道頂板整體齊平，工作面1號～10號支架、30號～130號支架段底板高于回撤通道底板300 mm左右，工作面10號～30號支架、130號～140號支架段底板低于回撤通道底板300 mm左右，達到了收尾作業技術要求。