開拓大巷下近距離開采影響分析與開采技術(shù)

段元帥 吳正全

（山東萬祥礦業(yè)公司，山東 濟南 271107）

1 概況

潘西煤礦-740 m 西大巷巷道設(shè)計全長1030 m，埋深990 m，標(biāo)高在-740～ -732 m，為礦井西翼軌道運輸大巷。巷道采用直墻半圓拱形，支護方式為錨網(wǎng)噴支護。大巷底板鋪設(shè)一路玻璃鋼排水管，疏水量約240 m3/h，下幫吊掛兩路風(fēng)水管路，上幫為高低壓電纜。綠色開采試驗區(qū)工作面設(shè)計開采煤層為19 煤層，通過已掘巷道（上巷、運輸巷、切眼）實際揭露情況分析：工作面揭露煤層厚度0.6～3.0 m，平均煤厚2.3 m，煤層傾角5°～30°，平均煤層傾角25°，煤層走向113°～130°，傾向23°～40°。綠色開采試驗區(qū)工作面位于-740 m 西大巷下部，上巷標(biāo)高-789～ -800 m，下巷標(biāo)高-790～-826 m，與-740 m 西大巷縱向最小距離55 m，最大距離90 m，橫向水平最小距離3.6 m，最大距離40 m。由于開采距離較近，常規(guī)的開采方法將對大巷造成較大破壞。工作面相對位置如圖1。

圖1 工作面相對位置圖

2 工作面開采影響分析

2.1 工作面開采影響預(yù)計范圍

根據(jù)潘西煤礦地表巖移觀測參數(shù)，上山移動角70°，下山移動角53°，采用垂直剖面法對綠色開采試驗區(qū)工作面全部垮落法開采影響-740 m 西大巷進行預(yù)計，-740 m 西大巷在綠色開采試驗區(qū)開采影響范圍內(nèi)，開采對大巷將造成一定破壞。開采影響預(yù)計如圖2。

圖2 綠色開采試驗區(qū)工作面影響-740 m 西大巷剖面圖

2.2 導(dǎo)水裂隙帶發(fā)育最大高度

工作面斜上方為-740 m 西大巷，-740 m 西大巷有200 m3/h 涌水，需防止工作面采動導(dǎo)通-740 m西大巷水溝內(nèi)的積水。

根據(jù)《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采指南》（2017），按照中厚煤層分層開采的中硬巖層考慮綠色開采試驗區(qū)工作面開采后，導(dǎo)水裂隙帶發(fā)育最大高度計算公式為：

其導(dǎo)水裂隙帶最大高度分別為（35.7±5.6）m、44.64 m，取最大值，即綠色開采試驗區(qū)工作面導(dǎo)水裂隙帶最大發(fā)育高度為44.64 m。

綠色開采試驗區(qū)工作面最大導(dǎo)水裂隙帶發(fā)育高度44.64 m。-740 m 西大巷底板破壞深度參考新汶礦區(qū)底板破壞深度數(shù)值，即13 m。綠色開采試驗區(qū)工作面與-740 m 西大巷上下間距53～85.8 m，平面距離4～43 m。經(jīng)分析，正常情況下大巷涌水不會沿裂隙進入工作面，但隨著工作面向外推采，-740 m西大巷進入到綠色開采試驗區(qū)工作面開采影響范圍內(nèi)，開采會造成巷道沉陷，形成低洼積水區(qū)，由于兩者有效隔水巖層較小，不排除導(dǎo)通積水的情況出現(xiàn)。開采影響分析如圖3。

圖3 綠色開采試驗區(qū)工作面采動影響分析圖

3 工作面開采減沉措施

3.1 回采、充填施工工藝流程

（1）工作面采用采六充六的充填方式對工作面兩端頭進行充填，采煤機推采6 個循環(huán)（3.6 m），拉架完畢后，開始對工作面上巷端頭支架以上區(qū)域進行高水充填，下端頭支架以下區(qū)域進行泵送似膏體充填。如果頂板破碎或者存在頂板條件不允許等其他特殊情況，可適當(dāng)縮短充填距離。

（2）工作面初采期間，充填管路未完善時，兩端頭可采用矸石袋實體充填法進行充填。工作面每拉一茬支架后，在兩端頭支架與巷幫中間采用矸石袋壘砌為實體進行矸石袋實體充填，矸石袋實體壘砌步距為0.6 m。

3.2 充填工藝流程

采用泵送似膏體充填工藝。將后四矸石破碎站破碎的矸石暫存于矸石倉內(nèi)，矸石倉下口安設(shè)攪拌機及矸石充填泵，破碎后的矸石經(jīng)給煤機卸入MJD-3000D 型攪拌機，加水、水泥（或粉煤灰）充分?jǐn)嚢韬笥傻V用混凝土充填泵經(jīng)Φ159 mm 充填管路輸送至采空區(qū)內(nèi)。為增加充填體強度，有效支撐頂板，在充填混合物中添加水泥，水泥添加量為矸石質(zhì)量的5%。其工藝流程如圖4。

圖4 工藝流程圖

4 開采影響區(qū)域管控措施

4.1 大巷加固

（1）-740 m 西大巷導(dǎo)F 點以東37 m 至導(dǎo)E 點累計加固長度203 m，加固段頂板采用錨網(wǎng)索加強支護，普通錨索選用Φ18 mm×4200 mm 的高強度、低松弛1×19 結(jié)構(gòu)鋼絞線。每根錨索采用3 支MSK28/500 型樹脂錨固劑錨固。在每排錨索之間增加一條錨桿加強支護，錨桿間距2.4 m，所用錨桿為MSGLD-335/20×2200 mm 等強螺紋鋼式樹脂錨桿配鋼板錨盤、W 護板、金屬菱形網(wǎng)支護，菱形網(wǎng)采用10#鐵絲編織，網(wǎng)孔規(guī)格50 mm×50 mm。每根錨桿采用2 支MSK28/500 型樹脂錨固劑錨固。

（2）-740 m 西大巷導(dǎo)E 點向東至導(dǎo)C 點累計加固長度288 m，加固段頂板采用錨網(wǎng)索加強支護，錨索選用Φ22 mm×4100 mm 的中空注漿錨索。在每排錨索之間增加一條錨桿加強支護，錨桿間距2.4 m，所用錨桿為：MSGLD-335/20×2200 mm 等強螺紋鋼式樹脂錨桿配鋼板錨盤、W 護板、金屬菱形網(wǎng)支護，菱形網(wǎng)采用10#鐵絲編織，網(wǎng)孔規(guī)格50 mm×50 mm。每根錨桿及錨索采用2 支MSK28/500 型樹脂錨固劑錨固。

4.2 安全措施

（1）每天早班由施工區(qū)隊安排專人（不低于2 人）對-740 m 西大巷進行一次巷道普查，根據(jù)巷道變形情況，將變形量、失修情況及時記錄在巷道普查臺賬上。根據(jù)巷道變形情況，由巷修隊及時對變形巷道進行整修，達到-740 m 西大巷安全使用要求。每周由有關(guān)部門組成的巡查人員進行一次巷道檢查，根據(jù)巷道變形情況，由巷修隊進行巷道整修。

（2）綠色開采試驗區(qū)工作面開采期間，根據(jù)礦壓觀測情況及巷道情況，-740 m 西大巷達不到安全使用要求，影響行人安全時，由巷修隊在-740 m西大巷兩端、-740 m 西大巷臨時泵房、-740 m 西大巷水閘門以里10 m 處分別設(shè)柵欄門，開采期間無關(guān)人員及車輛嚴(yán)禁進入封閉區(qū)段，確需通過時必須經(jīng)調(diào)度室、安監(jiān)處同意后方可進入。

4.3 -740 m 西大巷變形監(jiān)測

4.3.1 監(jiān)測點設(shè)置

為掌握綠色開采試驗區(qū)工作面開采對-740 m 西大巷影響程度，觀測各開采階段的巷道頂、底板下沉、底鼓及兩幫位移情況等，監(jiān)測點位置如圖5。巷道位移變形觀測點見表1。

圖5 監(jiān)測點位置圖

表1 巷道位移變形觀測點參數(shù)

4.3.2 巷道位移變形觀測要求

（2）鋼尺丈量要求：采用經(jīng)過比長檢定的3 m、10 m 鋼卷尺，丈量時精確到毫米，每周觀測一次。

5 效果

（1）通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)分析得出：-740 m 西大巷兩幫位移變形最大點為C 點，南幫移進量14 mm，北幫移進132 mm，總移進量146 mm；此點與工作面水平間距23.5 m，距切眼水平距離128.4 m，工作面推采106 m，測點距工作面位置45.9 m。底板移進量最大點為13 點，底板移進量為261 mm，頂板移進量為3 mm，總移進量264 mm；此點與工作面水平間距31.6 m，距切眼水平距離46.1 m，工作面推采106 m，測點距工作面位置59.9 m。

（2）將-740 m 西大巷實測巖移數(shù)據(jù)與其他采區(qū)正常開采時附近巷道變形量分析、比較，-740 m西大巷兩幫位移量較小，基本在15～150 mm，巷道頂、底板移近量在5～270 mm。由于大巷位于巖石中，又提前進行了加固，巷道只是底鼓量較大，需對底鼓段進行臥底后便可繼續(xù)使用。

（3）通過充填開采，井下產(chǎn)出矸石就地消耗，節(jié)省了排矸費，減少了投入礦車費用。開采期間，工作面僅呈現(xiàn)小量大巷底板裂隙滲水，實現(xiàn)了安全、高效、綠色開采。