池坪蘆坑煤礦褶曲煤層開采技術探討

（福建省永安煤業有限責任公司 福建永安 366000）

0 引言

永安煤業公司池坪蘆坑煤礦出露地層有二疊系下統童子巖組、上統翠屏山組，以及侏羅系下統梨山組、上統長林組。

區域內褶皺較發育，總體構造形態復雜，其兩翼次級褶曲發育，常見倒轉現象，“軸”部走向為北東向，接觸面呈波狀，傾角較緩，角度在10°～30°之間。有必要研究現有開采方案，提高井下煤炭資源回采率。

1 礦井煤層的特點

1.1 構造特點

（1）池坪蘆坑煤礦煤系地層總體為不對稱、寬緩的背斜構造。褶皺軸部及其附近構造極其復雜，煤層大多平緩，總體呈上下起伏現象，次一級構造褶曲及斷層發育，而寬緩的背斜構造其兩翼產狀相對較穩定。

（2）礦井次一級的小褶皺表現為不協調褶皺與“之”字形褶皺。

1.2 煤層特點

（1）礦井現有101 采區、103 采區井下實際揭露顯示，煤層總體傾向南東，傾角一般為10°～25°，圍巖相對較完整，煤層穩定性及連續性均有一定規律，寬緩的背斜構造兩翼是礦井的主要采煤塊段。

（2）礦井煤層構造形態多樣，煤層穩定性差，局部煤層傾向上形成倒轉。池坪蘆坑煤礦103 采區+720 m E2 石門15#N煤層開采揭露顯示，煤層局部增厚，并形成倒轉，給煤層開采帶來一定的困難。

2 褶曲煤層開采技術

2.1 開采存在問題

（1）開采褶曲煤層，經常會遇到上一個班采面打眼時煤厚≥1.0 m，下一個班就會遇到迎頭段煤層已變薄、尖滅，容易造成傾向上煤層丟失。

（2）運巷施工時，揭露煤層傾角小，煤厚小于0.3 m，容易誤判為不可采煤層。

（3）褶曲煤層傾角變化大，工作面支護方式改變不及時，容易形成安全隱患。

（4）開采褶曲煤層，煤層連續性缺失，穩定性較差，無法形成正規采面。

2.2 開采技術探討

（1）在進行采面布置之前，根據巷道揭露圍巖產狀、周邊鉆孔揭露情況，認真分析下運巷揭露的地質構造情況、產狀要素，查清褶曲構造對煤層影響，預測工作面將會遇到的褶曲、裂隙和偽頂底等情況，提前做好工作面防范措施。

（2）結合該塊段煤層地質構造分析，采煤過程中傾向上施工遇煤層壓薄或尖滅現象時，沿正傾向方向沿煤破底板留頂板進行破眼施工。破眼施工的布置是關鍵，現場施工回采上山時必須對煤層頂底板地質構造情況十分了解，分斜坡的布置是輔助，回采上山掘切眼至上運巷，該區段內煤層賦存情況已基本揭露。根據揭露情況，進一步推測傾向上煤層的賦存情況，以確定該塊段煤層回采巷道的布置。

（3）遇傾向褶曲構造時回采上山的布設。布置回采上山在煤層的底板上，在巷道揭露煤層的最低點位置開口，采用破底板留頂板的方式沿正傾向施工（切眼坡度大時采用偽斜施工，切眼坡度控制在25°～28°左右），掘進切眼剛好穿過褶曲構造煤層的最底端但又不破壞煤層頂板，非跟煤段則沿底板掘進。見圖1。

圖1 褶曲煤層構造回采上山布置示意圖（剖面圖）

（4）遇傾向上褶曲構造時分斜坡的布設。采煤工作面回采上山施工到位以后，在回采上山的每個見煤點以全煤眼的方式分別往兩側方向施工分斜坡。分斜坡開口后應視褶曲軸向坡度情況合理布置分斜坡施工方位。

（5）煤層走向遇褶曲構造采面布置。首先將采面回采上山布置在褶曲軸部，進而將采面分斜坡往軸兩翼伸展，完成對兩翼煤層的回采。遇單一的背斜構造時則將主斜坡布置在兩翼的底部，采面分斜坡向上伸展實現單翼開采，盡可能多采出煤量，提高煤炭資源回收率。見圖2。

圖2 褶曲煤層構造回采上山布置示意圖（剖面圖）

2.3 應用情況

（1）池坪蘆坑煤礦101 采區+620 m E2C15N2 采面（見圖3），運巷揭露該塊段煤層受褶曲構造影響，煤層走向次級褶皺發育，傾向上會有局部的起伏，煤層不連續，厚度有漲厚夾薄變化，存在局部小錯動。開采范圍無斷層，煤層條帶狀結構，半亮型，平均煤厚0.75 m。原工作面回采高程至+655.8 m，未與老采空區貫通，采面亦未貫通上運巷形成上出口。

圖3 101 采區+620 mE2C15N2 采面布置平面圖

（2）該工作面2020 年1 月份在向斜軸部施工回采上山，遇煤層平坡安裝鏈板機出煤。該采面共安裝7 臺鏈板機，小眼施工斜長超百米。高程施工至+664.3 m，工作面沿向斜構造打眼往兩翼施工分斜坡。往右側施工分斜坡，分斜坡施工遇直立煤層，及時采用架棚支護，棚距控制在0.8 m，采用超前探眼貫通上運巷。往左側沿煤施工分斜坡貫通原老采空區，提高采面回采率。該工作面至11 月已回采7 230 t，預計回采至2020 年12 月，回采煤量預計約9 000 t。

（3）101 采區+580 mE2C15N 采面，原采空區回采高程+596.9 m-+600.2 m，原采面迎頭段遇背斜構造，背斜構造另一翼煤層無法回采。生產股制定方案，在101 采區+580 m E2 石門指定位置開口破眼，破眼高程至+602.2 m 見煤，沿煤往西南方向緩坡下山施工高程+591.7 m，安裝三臺鏈板機往上出煤，從2020 年3 月采面回采至2020 年9 月，回采煤量4 723 t。

3 開采措施

3.1 支護技術

（1）工作面回采褶曲煤層：池坪蘆坑煤礦在掘眼過程中，支護方式布置在頂板巖性好且完整時，跟煤段掘眼采用戴帽點柱支護，頂板變差時（頂板不完整、節理發育、裂隙、破碎等）必須采用架棚支護，非跟煤段切眼煤層底板遭破壞后形成的危矸必須及時撬干凈，穹隆頂必須采用大材徑材料并采取架棚支護，頂幫過實背緊，防止掉頂事故的發生。

（2）煤層薄厚變化大，就要挑頂或臥底并在其附近加打木垛。

（3）采煤工作面留底煤開采時，支柱需“穿鞋”。

（4）開采厚煤層的工作面支護：采取見頂留底的開采方式，小眼應順煤包邊緣掘進，高度控制在1.5 m 左右，采用架棚支護并穿鞋，棚距小于1 m，材徑不得小于φ14 cm，兩幫、頂要背緊、背實。

3.2 運煤方式

開采向斜軸部煤層，遇煤層傾角較小時的施工，坡度在5°～15°，采用鏈板機進行運煤。池坪蘆坑煤礦在超斜面長工作面采用多臺鏈板機接力運煤。101 采區+620 m E2C15N2 采面采用7 臺鏈板機出煤，103 采區+660 m W1C15S 采面采用10 臺鏈板機出煤。

4 結論

開采褶曲構造煤層應結合該塊段煤層地質構造分析，合理設計回采上山施工方案，工作面按設計進行施工，為確定該塊段煤層下一步開采方案提供可靠的依據，確保工作面回采作業連續性強，在復雜的煤層開采中形成正規回采工作面。