復雜地質條件下大傾角工作面的開采與研究

【摘 要】隨著礦井的開采與延伸，礦井所面臨的地質條件越來越復雜，回采期間工作面的管理難度越來越大，尤其一些特殊構造的煤層在遭遇各種復雜地質條件下實現安全高效回采必須加大技術創新，工藝創新，管理創新，以科學方法保證安全。冀中股份葛泉礦1523工作面煤層構造特殊，屬于大傾角工作面，再加上工作面遭遇斷層、異常區、陷落柱等復雜地質條件，給回采工作帶來了很大的影響，施工單位通過不同的針對措施保證工作面順利回采。

【關鍵詞】大傾角；復雜地質；斷層；陷落柱；調采；異常區；仰采

一、工程概況

冀中股份葛泉礦1523工作面屬于大傾角工作面，工作面平均傾角32°，回采過程中最大傾角50°，該工作面位于南翼一采區，西東北為1525工作面采空區，東南為DF6-5斷層，西南為1521工作面采空區。該工作面總體位于葛泉向斜軸右翼，運輸巷沿向斜軸掘進，工作面基本呈單斜構造。工作面地質構造較為復雜，斷層發育，其中工作面開采以來f236、F505、F506等大斷層及數個小斷層，落差分別為6m、2.5m、5m，另工作面開采之處隱伏斷層，在推進f236斷層時實施了工作面機頭80米的大比例調采，開采中期遇到特大隱形陷落柱，開采末期遭遇5、6、7號異常區，對回采有較大影響，另由于工作面煤層起伏變化較大，工作面自切眼開始向外推850m，工作面基本為俯采，俯采最大坡度為11°，局部為仰采，尤其工作面停采線以里至250m處工作面基本為仰采，仰采最大坡度為15°，且伴隨工作面異常區及薄煤帶的同時影響。因此工作面從2009年9月開采，2012年3月回采結束，歷時2年半。

二、推進斷層的開采與研究

由于1523工作面工作面傾角大，頂板情況又復雜，頂板小構造多，而且又遇到多個斷層，大傾角工作面頂板控制是影響工作面推進的主要因素，而且過斷層頂板控制又是重中之重，因此我們首先從頂板控制入手。頂板控制方面我們對頂板破碎的地方采取錨網支護加大板聯合支護，每根大板下兩根單體，對頂板進行雙重保險控制，而且每班檢查單體質量，對山勢不正或有頂板來壓對單體造成壓死、壓跑的重新改單體，保證支護質量，對錨網支護的錨桿要求必須垂直頂板，而且班班驗收，對不過關的重新返工，在頂板動態控制中，隨著工作面推進，有些單體因為煤層變化跑脫，通過加大單體與大板傾角，繼續支護，在工作面推進中，由于頂板破碎，支護的頂板還會繼續片幫，我們堅持先維護 后出煤的原則，把頂板事故控制在萌芽中，為后期的出煤打好了基礎。另外為了過斷層中保護設備，特別是機組在過斷層中因割渣震動損壞零件，我們提前對斷層段進行放炮震動，放炮時放小炮，即少藥多孔，這樣渣塊又小，又不會影響頂板。過各種斷層中通過對頂板的管理及工作面滾渣的控制保證工作面順利推進多個斷層。

三、推進陷落柱與分采分運的開采與研究

1523工作面在2010年5月遭遇了隱伏陷落柱，陷落柱跨度長，共67.5m，范圍涉及工作面長度50%以上，在推進陷落柱時，不但通過加強頂板管理、防治水管理、設備管理保證工作面的正常推進，而且通過分采分運保證解放煤炭資源3萬多噸，至少創造1500萬元效益。頂板管理上及時超前支護，提前套幫維護，陷落柱周邊地段加強支護杜絕冒頂事故的發生，工作面加密擋矸皮帶，工作面低洼段人行道增加擋矸皮帶防止工作面滾渣傷人；防治水管理上通過鉆探物探頂底板提前注漿杜絕陷落柱水害的發生，確定該陷落柱為無水陷落柱；設備管理上通過調整機組及外圍運輸設備的日檢、周檢項目，加厚機組的平滑靴，調整支架的底調千斤頂的管接頭方向等保證機電的后勤保障工作，分采分運解決陷落柱所含巖粉粘性強，按正常割煤，陷落柱和煤體混合運輸，到達煤倉后，粘煤倉，放煤難，整條運輸環節粘運輸設備，到洗選車間洗煤困難，煤渣難分離，進而影響整個生產系統的弊端保證了我們的煤炭資源正常回收，且渣石直接運到矸石場不在重復入洗，提高了整體效率。

四、大傾角工作面推進斷層中大比例調采的研究與應用

由于工作面切眼方向與推進方向不平行，所以1523工作面在推進一段后需要調采，又因工作面在調采過程中，工作地質條件復雜，工作面出現斷層發育，使調采不能正規循環，最直接的影響就是隨著工作面的調采，工作面溜子下躥，機頭第一個支架將進入運輸巷下幫1.5～2米，如果這樣我們必須擴運輸巷下幫，保證運煤體統正常，為了防止這種事情發生，我們采用機尾支架不動，調采機頭的方法來進行調采。（1）以機尾支架為圓心，工作面長度為半徑推進調采，在調采過程中，機尾支架只調不拉，每兩刀煤機組必須割一排機尾，為機尾調支架提供空間。（2）機尾采用提前擴幫防止頂板事故發生，工作面在調采過程中由于頂板破碎，并且伴隨斷層發育及工作面傾角大和機尾不推進，造成機尾片幫，局部頂板掉渣，我們采用機尾打錨桿擴幫并上大板加固，每天對支護單體二次注液，打靠幫點柱，來穩定頂板，減少機尾調支架對頂板的作用力。（3）采用防滑千斤頂配合側護，遏制支架下滑，工作面在調采的同時，我們保持防滑千斤頂時刻發揮作用，并在每次拉架過程中，從第一架開始把支架前后側戶伸展，使支架推移桿貼住支架下地腳，通過支架的向上調整來拉動溜子的上竄。通過采用以上綜合方法，我們避免了支架進入工作面下幫，避免擴下幫來大幅度擺動轉載機，成功調采機頭80米，在工作面推進過程中，調采角度達到30多度。

葛泉礦綜預隊在大傾角工作面的開采中，針對各種復雜特殊的地質條件，采取不同的安全措施，創新生產工藝，創新安全管理方法，為復雜地質條件下大傾角工作面的安全高效提供實踐與理論基礎。