綜采工作面煤柱下穿層過全斷面無炭柱實踐

張 卓

(西山煤電集團公司 杜兒坪礦，山西 太原 030022)

·技術經驗·

綜采工作面煤柱下穿層過全斷面無炭柱實踐

張 卓

(西山煤電集團公司 杜兒坪礦，山西 太原 030022)

介紹了杜兒坪礦南八盤區73801工作面概況，對在復雜地質條件下，綜采工作面回采過程中同時進行過上部實體煤柱、挑夾石穿層和過全段面無炭柱施工，特別是對各項接替工程，提出了現場技術指導和施工方案，將降低地質和人為因素的影響，可提前加強并采取有效的施工措施和工藝，加強生產組織管理，以保證施工的正常進行，提高回采效率，對在復雜環境下綜采生產提供了實踐經驗。

綜采工作面；實體煤柱；挑夾石穿層；全斷面無炭柱

西山礦區位于西山煤田東北邊緣，地處太原市萬柏林區，東距太原市20 km.杜兒坪井田在西山礦區北部，西銘礦之南，官地礦之北， 地理位置為東經112°45′，北緯37°40′. 南八盤區上限標高1 100 m，下限標高1 032 m，地面標高1 686～1 387 m，走向長2 220 m，傾向長630～1 130 m，面積2 366 520 m2. 根據盤區內東部2#煤層揭露陷落柱情況分析，地質構造復雜，陷落柱極其發育，位于陷落柱及大、中型斷裂附近，伴生斷層發育。且上組煤屬低瓦斯煤，煤層具有爆炸性。盤區內山巒起伏，溝谷向北東折向虎峪河上游。石千峰山嶺縱貫盤區西部。地表部分地段出露第四系黃土，大面積出露P1-2地層。盤區內無建筑、設施等。位于盤區東北部有兩條北東向河溝，折向南東方向流入虎峪河。區內極小面積土地受采動影響可能造成塌陷。

1 工作面概況

73801工作面位于南八盤區，開采3#煤，工作面東鄰南北瓦斯總尾巷相距55 m，南鄰南八皮帶巷，西鄰73802工作面(相距12 m，已采)，北鄰中部斷層(相距48～69 m).工作面蓋山厚度310～430 m，平均380 m，設計走向長度972 m，傾斜長114 m，面積110 808 m2，煤層總厚1.50～4.25 m，平均煤厚3.0 m，煤層傾角2°～18°，可采儲量364 626 t，煤層結構復雜。工作面574～784 m處有2個直徑超過90 m的無炭柱，待回采至該段時，無炭柱迅速增長至110 m，涵蓋了整個工作面。73801工作面示意圖見圖1.

1.1 地質條件影響

1) 頂底板巖性。工作面偽頂為灰黑色泥巖，厚0.5 m；直接頂為黑灰色砂質泥巖，以石英長石為主，含少量云母片及植物化石，平均厚度2.0 m；基本頂為灰白色K6中砂巖，以石英長石為主，暗色礦物煤屑次之，斜層理發育，上部顆粒較粗，裂隙發育，平均厚度3.0 m.直接底為黑灰色砂質泥巖，含植物根化石碎片，平均厚度1.28 m；基本底為灰白色細礫巖，以石英、暗色礦物為主，泥質膠結，平均厚度2.97 m.

2) 褶曲。工作面前部為向斜構造 Z1，軸部在73801軌道巷12#與73801皮帶巷11#之間，軸向北東向，兩翼傾角8°～18°，平均12°。中部為背斜構造 Z2，軸部在73801軌道巷10#與73801皮帶巷9#之間，軸向北東向，兩翼傾角2°～11°，平均6°.

3) 斷層。根據工作面軌道巷和皮帶巷揭露情況，影響工作面回采的共有斷層2條，均為逆斷層，且均在73801軌道巷。2條斷層分別在6#前49 m和11#后4 m附近揭露，落差分別為0.6 m、2.0 m，對工作面回采影響較大。

圖1 73801工作面示意圖

4) 陷落柱。根據上層2#煤回采實際揭露情況，工作面分布5個陷落柱，分別為1050#(5 m×2 m)、1052#(41 m×15 m)、1053#(102 m×65 m)、1054#(80 m×66 m)、1055#(33 m×20 m).其中，1052#、1053#、1054#、1055#對回采影響較大。

1.2 工作面巷道狀況影響

兩巷巷道布置狀況影響：73801工作面前部挑夾石區段2#煤與3#上煤層間距為2.5～3.8 m，后部托夾石區段2#煤與3#煤層間距5.0～9.3 m.軌道和皮帶巷在掘送至該1052#、1053#、1054#、1055#無炭柱時，受無炭柱影響，采取托夾石施工，托夾石厚度1.5 m. 其中，工作面軌道巷回采408 m,皮帶巷回采492 m，即遇到該挑夾石段。因此當工作面回采至該無炭柱時形成1.5 m的跳臺。73801軌道巷、皮帶巷挑夾石示意圖見圖2,3.

圖2 73801軌道巷挑夾石圖

圖3 73801皮帶巷挑夾石圖

1.3 保護煤柱影響

73801工作面上部為72801采空區，頂板與上部采空區層間距2.6～9.3 m.上部72801皮帶巷開口往里520～826 m上部為2#煤實體煤柱，即工作面回采250 m后進入該上部實體煤柱，其層間距為3.2～7.0 m，面積34 884 m2. 其中426#、1053#、1054#、1055#無炭柱和挑夾石回采區域均在該實體煤柱里。

2 煤柱下穿層過全斷面無炭柱

2.1 過實體煤柱

73801工作面進、出煤柱期間調斜工作面，機頭超進機尾5～8 m，掌握好頭尾推進度，嚴禁出現竄頭竄尾現象。

73801工作面進、出2#實體煤柱前后10 m區域期間頂板壓力大，兩巷超前支護必須按400 mm排距進行加強支護。工作面易發生滾幫，支架必須全部超前拉出。若工作面滾幫端面距超過340 mm，頂板完整時，在每道支架頂梁上上兩根工字鋼插梁，煤幫梁端下打單體支柱支護，單體初撐力達標，拴好防倒鋼絲繩；頂板破碎時，必須在每道支架頂梁下綁丈二木做挑梁，前挑至煤壁，并在煤幫掏柱窩打單體支護挑梁另一端，挑梁上方上板梁。丈二木用完好的錨鏈連接在支架合適位置，錨鏈連接必須使用U型環并上M20的滿扣螺絲，單體間拴好防倒鋼絲繩，防止大面積空頂導致頂板跨落。煤壁滾幫超過800 mm、煤幫松軟、頂板破碎時，必須及時采取注漿措施加固煤幫。

回采過程中機頭機尾各安設一臺排水能力為20 m3/h的水泵及與之匹配的開關、電纜等配電設備，且水泵要隨時與排水管、開關保持連接狀態，排水管距工作面不得超過50 m.

2.2 挑夾石穿層

機頭、機尾各安設1臺排水能力為20 m3/h的水泵及與之匹配的開關、電纜等配電設備，且水泵要隨時與排水管、開關保持連接狀態，排水管距工作面不得超過50 m.

距1052#陷落柱18.1 m有一穿層斜坡，陷落柱與斜坡交叉處頂板落差5.35 m.距陷落柱43 m時，從機尾79#支架開始運輸機逐步放溜，每刀放溜200 mm，放一刀，平推一刀，防止溜子過度傾斜無法移溜，其余支架段跟原來頂板推進。進陷落柱前79#～69#采高不得超過3.5 m，嚴禁支架超高使用。頂煤破碎垮落時，需及時用木料勾頂，確保支架接頂嚴實。進入陷落柱后及時將采高調整為2.8 m左右，保證采煤機能正常通過。巷道與機尾缺口交叉處如出現臺階，必須用木料勾平。

過1053#陷落柱：提前10 m將陷落柱段采高調整為2.8 m，每刀保證運輸機提溜100 mm，保證采煤機能正常通過。陷落柱及左側5道支架的頂板必須高于左邊正常頂板300 mm以上，平緩過度，嚴禁低于左邊頂板，防止出陷落柱時漏頂。

陷落柱段及前后5道支架立柱的伸縮部、壓力表和礦壓監測裝置要用皮帶保護好，閥組用擋矸板保護好，防止放炮打壞液管、閥組，放炮后要及時將崩落的皮帶、擋矸板捆綁好，此項工作由每班驗收員負責。

檢查風管的連接是否完好，發現跑漏風及時進行處理。

為防止出現支架不接頂時勾頂，系統車外備用足量的d200 mm×3 000 mm、d200 mm×4 000 mm的圓木、3 000 mm板梁及破板。

2.3 過全斷面無炭柱

當陷落柱巖性較軟時，為有效控制頂板，采用采煤機直接截割巖石的方法通過，此過程中采煤機司機要掌握好牽引速度，確保采煤機正常運行，截齒磨損后應及時更換，嚴禁強行截割巖石。更換截齒前，應將采煤機退出陷落柱，并停在頂板完好的地方進行更換，由3名采煤機司機協作完成。

當陷落柱巖性較硬時，采用風鉆濕式打眼，采用1.5 m長、d22 mm的鉆桿，鉆頭采用“一”字型32 mm鉆頭，眼深1 m，放炮后采煤機割松散巖石方法通過。放一茬炮，采煤機截割通過一次，陷落柱處要割直割平，確保每刀的推進度達到800 mm，以防空頂過大造成漏頂。

爆破方式，采用毫秒延期雷管串聯連接，按“五花眼”布置炮眼，附炮眼布置及裝藥結構圖。

裝藥方式，采用正向裝藥，嚴禁反向裝藥，炮眼封泥應用水炮泥，水炮泥外剩余的炮眼部分應用黏土炮泥封實。嚴禁用煤粉、塊狀材料或其他可燃性材料作炮眼封泥。無封泥、封泥不足或不實的炮眼嚴禁爆破。炮眼布置圖，垂直布置圖，水平布置圖分別見圖4,5,6.

圖4 炮眼布置圖

圖5 炮眼垂直布置圖

圖6 炮眼水平布置圖

3 結 語

綜采工作面回采期間同時進行過上部2#實體煤柱、挑夾石施工，并在挑夾石施工過程中同步進行過全斷面無炭柱施工。連續4個無炭柱、2條向斜構造和伴生的斷層，使工作面地質條件和兩巷情況趨于復雜，尤其1054#無炭柱更是貫穿整個工作面，沒有完整頂板，僅憑兩條巷道位置進行回采作業，難度很大。

綜采工作面在煤柱下挑夾石并過全斷面無炭柱期間，由于推進速度的降低，頂板及落山的周期來壓均集中在工作面內，工作面頂板壓力巨增，采取有效的技術措施保障了施工正常進行。未采取搬家倒面，為礦井節省了包括掘送二切眼、綜采設備搬移中的安拆工程和人力。為綜采工作面在復雜地質條件下，同時在實體煤柱下進行挑夾石、挑夾石段過無炭柱、過全斷面無炭柱、連續過無炭柱向斜斷層等施工積累了寶貴經驗。

73801工作面在實體煤柱下穿層回采過程中，同時進行全斷面無炭柱推進，充分增加了煤炭資源的產出，提高了綜采工作面煤炭資源回采率。利用現有巷道進行井下施工工藝，降低了掘送二切眼和搬移綜采設備的施工成本。

此技術的推廣應用，將降低地質和人為因素的影響，可提前加強并采取有效的施工措施和工藝，保證施工的正常進行，并提高回采效率，節約勞動力。

Practice on Cross Cutting Full cross Section without Coal Pillar in Fully Mechanized Coal Mining Face

ZHANG Zhuo

The paper introduces the general situation of No.73801 working face in Duerping Coal Mine, puts forward on-site technical guidance and construction program for the crosscutting of upper part of the coal pillar, of the rock inside coal seam section, of the whole section without coal pillar, especially for the succession of the engineering, which will reduce negative impact of geological and human factors under the complicated geological condition, and effective construction measures and processes will be taken in advance to strengthen the production organization, to guarantee the normal production process. The application improves the recovery rate, provides practical experience for those under the similar mining condition.

Fully mechanized coal mining face; Physical pillar; Cross cutting rock inside coal seam section; Whole section without coal pillar

2016-12-30

張 卓(1986—)，男，山西昔陽人，2013年畢業于中國礦業大學，工程師，主要從事煤炭開采技術研究工作

(E-mail)63940360@qq.com

TD823.4+8

B

1672-0652(2017)01-0020-04