大仰角開采技術(shù)在鮑店煤礦8302工作面的應(yīng)用

徐 斌

（山東能源集團鮑店煤礦，山東 鄒城 273513）

1 工作面簡介

鮑店煤礦8302工作面位于八采區(qū)中部，是八采區(qū)3號煤層第二個綜放工作面。工作面平均標高-214 m，面長266 m，走向長2 477 m，煤厚5.3～8.5 m，基礎(chǔ)儲量為437萬t。八采區(qū)南部受凹陷構(gòu)造影響、中部受背斜影響，導(dǎo)致煤層傾角變化較大，多個工作面杏行背斜南翼煤層傾角較大，8302工作面374～528 m區(qū)段為大仰角煤層，仰采角度13°～19°，總長度154 m。其中374～402 m區(qū)段輔順底板角度為13°，402～441 m區(qū)段角度為15°～19°，441 m～528 m區(qū)段輔順底板角度為13°～15°。

2 大仰角對煤層回采影響分析

2.1 工作面底板角度控制困難

輔順推進至372 m時，正巷角度由-1°直接提升至13°，一次性起坡難度大。工作面回采期間部分區(qū)域仰角變化幅度大，影響采高控制及運輸機推移。110號架至機尾受斷層影響，煤層底板不連續(xù)，角度變化較大，影響煤機飄剎刀控制。

2.2 地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，頂板控制困難

輔順長距離沿Ⅷ-F6斷層（H=13 m）布置，回采期間110號架至機尾累計揭露Ⅷ-F80（H=2 m）、Ⅷ-F90（H=1.9 m）等7條伴生斷層，造成端頭頂板破碎，影響工作面正常推進。回采期間，110號架至機尾煤壁受地應(yīng)力及煤體自重影響，極易失穩(wěn)片幫，嚴重影響工作面正常回采。大仰角開采90 m范圍位于提高開采上限區(qū)域，上覆基巖厚度為80～55 m，存在冒頂（片幫）風(fēng)險。

2.3 運輸機控制困難

工作面大仰角開采區(qū)域兩巷高差變化較大（21.7～-3 m），需頻繁調(diào)面及調(diào)整支架支護狀態(tài)，運輸機上竄下滑控制困難，同時對頂板管控有較大影響。

3 大仰角開采應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)

3.1 設(shè)備改造

1）拆卸煤機上護板，煤機滾筒尺寸由Φ2.5 m改為Φ2.24 m，減小煤機通過高度，保障及時進行飄剎刀管控。

2）將135～150號架長護幫板（1.4 m）更換為短護幫板（1.1 m），加強護幫板對破碎頂板的適應(yīng)能力，保證煤機通過空間。

3）125～130號架、135~152號架前立柱之間增加護網(wǎng)，防止面前片幫煤、矸進入架間傷人，加強仰斜開采期間對面內(nèi)工作人員的保護。

4）其它措施：為確保大仰角開采期間順槽內(nèi)電纜車組順利拉移，現(xiàn)場施工采取錨桿加固措施，確保拉移安全。大仰角開采期間，在煤機返機造成電纜折疊的區(qū)域安裝防電纜出槽裝置。優(yōu)化支架電液控主界面顯示，實時顯示采高和傾角等參數(shù)[1]。

3.2 過程管控

3.2.1 地質(zhì)預(yù)測和觀測

對大仰角開采區(qū)域煤層傾角進行了大量預(yù)測，繪制了17個走向剖面圖和33個傾向剖面圖，并根據(jù)剖面圖的角度，制定了推進位置底板角度控制表，動態(tài)指導(dǎo)煤機司機飄剎刀，確保順利回采。

大仰角開采區(qū)域超前進行了地質(zhì)預(yù)測，導(dǎo)出仰采指導(dǎo)度數(shù)表，受機尾隱伏斷層VIII-F90和機頭隱伏斷層VIII-F92影響，部分區(qū)域?qū)嶋H度數(shù)與指導(dǎo)度數(shù)差值較大。大仰角開采區(qū)域超前進行了地質(zhì)預(yù)測，結(jié)合開采期間的實際數(shù)據(jù)，導(dǎo)出仰采度數(shù)對照表，通過對比發(fā)現(xiàn)，除部分區(qū)域受斷層等影響差值較大外，87%的區(qū)域前期預(yù)測角度與實際基本相符。

3.2.2 數(shù)據(jù)分析

針對大仰角開采期間的管控重點，由跟班及驗收員負責(zé)記錄現(xiàn)場數(shù)據(jù)，嚴格執(zhí)行面對面交接，以便于及時掌握運輸機趨勢、支架狀態(tài)、特殊地質(zhì)情況以及物料備用情況等，動態(tài)指導(dǎo)生產(chǎn)。在驗收單上重點記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，掌握割煤情況，調(diào)面情況、運輸機運動趨勢、支架支護狀態(tài)、特殊地質(zhì)情況、物料備用情況、開停機情況、輔助零活和工程質(zhì)量考核情況。

3.2.3 超前起坡順角度

根據(jù)大仰角開采區(qū)域推進位置與煤層度數(shù)，制定大仰角開采指導(dǎo)度數(shù)。機尾通過2號切眼聯(lián)絡(luò)巷后（推進至366.2 m），超前逐步進行飄刀，推進至372 m時，機尾底板與巷道底板之間形成高0.5 m的臺階，之后再推進約6 m時，機尾底板順平正巷底板。根據(jù)煤層度數(shù)預(yù)測，機尾146號架范圍支架沿走向方向起坡較快，為避免飄剎刀幅度過大，根據(jù)煤層底板預(yù)測角度情況，制定煤機飄剎刀指導(dǎo)度數(shù)。90～140號架在375～406 m范圍，會出現(xiàn)留底煤現(xiàn)象，最大為0.5 m。110～130號架在465～480 m范圍，會出現(xiàn)破矸現(xiàn)象，最大破矸約0.2 m，需要及時根據(jù)現(xiàn)場情況調(diào)整參考角度。

3.3 頂板管控

3.3.1 超前加固

大仰角開采區(qū)域（374～528 m）輔運順槽采幫肩窩位置施工了1路錨索鋼帶，回采前期在374～428 m非采幫肩窩位置施工了1路錨索鋼帶。為進一步提高輔順頂板支護強度，回采期間在374～528 m巷中位置補打了1路錨索鋼帶。大仰角開采期間，輔順頂板完整，未出現(xiàn)下沉及漏冒現(xiàn)象。

3.3.2 煤巖體加固

方案1：大仰角開采前期，在未探明VIII-F90等斷層的情況下，確定馬麗散加注方案為：在輔順采幫距底板3 m高度處，以60°仰角向工作面預(yù)注馬麗散，孔深3 m，孔間距6 m，如圖1所示。馬麗散加注輻射范圍小，加注效果差，發(fā)生多次片幫冒頂情況。

方案2：大仰角開采后期431～528 m范圍，分別在輔順采幫距底板2 m、1.5 m處，以30°、20°仰角向工作面預(yù)注馬麗散，孔深為3 m、6 m，孔間距3 m，如圖2所示。加注在煤巖交界處，輻射范圍大，加固效果較好[2]。

3.3.3 端頭維護

145號架至機尾敷設(shè)雙層金屬網(wǎng)配合傾向工字鋼動態(tài)維護頂板，經(jīng)過對比試驗，現(xiàn)場采用菱形網(wǎng)配合經(jīng)緯網(wǎng)的雙網(wǎng)方式，經(jīng)緯網(wǎng)提供筋骨保證整體性，菱形網(wǎng)保障抗拉能力，有效提高了雙層金屬網(wǎng)的強度效果。

3.3.4 重點區(qū)域加固

根據(jù)8301工作面回采期間監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，巷道兩幫煤體內(nèi)部應(yīng)力升高區(qū)域為8～12 m，因此大角度仰采期間，機尾146～148號架應(yīng)加強頂幫觀測，及時采取頂幫加固措施，頂幫破碎時及時打注馬麗散。

4 大仰角開采試驗應(yīng)用效果

8302工作面推進至374～528 m為大仰角開采區(qū)域，仰采角度13～19°，總長度154 m。受隱伏斷層影響，140號架至機尾，破矸量大，以回順正巷為基本原則。110號～140號架，破矸較多，動態(tài)調(diào)整仰采角度。110號架至機頭參考指導(dǎo)度數(shù)，沿底回采。輔順采幫超前加注馬麗散、145號架至機尾聯(lián)雙層金屬網(wǎng)加工字鋼維護頂板，累計使用10 m×1.15 m經(jīng)緯網(wǎng)約500塊、5 m×1.15 m菱形網(wǎng)約600塊、工字鋼約350根、4 m方木約100根、馬麗散約35 t，耗時39天順利完成大傾角礦段回采工作，平均每天割煤5.3刀。

5 大仰角應(yīng)用注意事項

1）巷道加固。超前進行巷道加固，加密錨索鋼帶，提高頂板整體穩(wěn)定性。斷層發(fā)育區(qū)域，加注馬麗散，根據(jù)現(xiàn)場情況及時修正加注方案。

2）地質(zhì)預(yù)測。超前進行煤層底板角度預(yù)測，制定飄剎刀指導(dǎo)度數(shù)表，指導(dǎo)工作面飄剎刀管理，并根據(jù)現(xiàn)場觀測情況動態(tài)更新。必要時對構(gòu)造進行鉆探確認。

3）工程管控。加強現(xiàn)場工程管控，對采高、仰角、煤機速度和支架狀態(tài)等重點關(guān)注，頂?shù)装鍍A向上均勻平齊[3]。

4）頂板管控。頂板是大仰角開采管控重點，加強頂板基礎(chǔ)管理，保證降低采高、提高初撐力和拉超前架落實到位。優(yōu)化頂板管控方案，根據(jù)工作面實際情況探索并制定符合現(xiàn)場的端頭動態(tài)管控方案和冒頂事故應(yīng)急處置方案。加強現(xiàn)場支護材料儲備，確保單體、工字鋼、金屬網(wǎng)及馬麗散等支護材料儲備充足。

5）設(shè)備優(yōu)化。大仰角開采前期，應(yīng)根據(jù)工作面設(shè)備配套情況，及時優(yōu)化調(diào)整，更換相關(guān)配件，確保大仰角開采的順利進行及人員和設(shè)備的安全。

6）安全防護。大仰角條件下組織生產(chǎn)和檢修作業(yè)，進行清單式管理，列出大仰角回采影響涉及的工序及零件清單，逐項制定安全管控措施，確保安全作業(yè)[4]。

6 結(jié)論

鮑店煤礦8302工作面仰采角度13°～19°，總長度154 m，該工作面地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，底板角度控制難度和頂板控制較大。通過采取大仰角開采關(guān)鍵技術(shù)，包括設(shè)備改造、過程管控、現(xiàn)場管控和頂板管控等控制措施，順利完成了大傾角礦段回采工作，累計耗時39 d，平均每天割煤5.3刀，采礦效率較高。