煤礦大采高綜采工作面過沖刷帶技術探討

摘要：在煤礦開采過程中，沖刷帶構造是一種常見的地質結構類型，當綜采工作面遇到沖刷帶構造時，會對煤礦的采煤作業造成影響。文章以實際工程為例，結合工程的具體情況制定了高綜采工作面過沖刷帶的措施，取得了良好的施工效果，保證了施工安全。

關鍵詞：煤礦開采；沖刷帶；綜采工作面；房采；回采 文獻標識碼：A

中圖分類號：TD325 文章編號：1009-2374（2016）36-0208-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.36.103

1 案例介紹

某礦井工作面回風巷道的高度為3.8m，寬度為5.3m，掘進長度為3265m，巷道施工至距離切眼正幫497.1m時遇到沖刷帶，沖刷帶硬度很大，掘進時使用松動爆破和降低巷道高度的方式通過。在掘進至距離切眼正幫1215m、1371m時揭露有兩處沖刷帶，第一處沿掘進方向長度為51m，煤層最薄位置為2.81m，第二處掘進方向揭露的長度為81m，煤層最薄位置只有1.48m，兩處沖刷帶硬度比較大，都為中細砂巖。工作面定向探測布置圖見圖1所示：

2 在綜采工作面的過沖刷帶進行工作開展的基本方案

在實際工作開展過程中，應當對工作面沖刷帶分布和煤層的基本厚度進行深入探測，而因為沖刷帶順著工作面的延伸超過了800m，所形成的沖刷范圍極廣，并且其中存在較大的無煤區域，若采取松動爆破的方式將會對設備產生極大的損傷，該種狀態下所形成的生產效率較低，風險較高，對于煤質倘若新掘出的切眼直接甩過沖刷帶，則又會造成沖刷帶和巷三角內的大量煤炭資源浪費?；诖耍诿禾繉嶋H開采過程中應當進行分段回采，并采取房采的方式對三角區域的煤炭進行回收，并形成以下方案：

2.1 方案一

對于沖刷區域的煤柱回收應當直接使用跳采和房采相結合的方式進行。

在此過程中，應當在距離回風巷大約1100m的位置進行掘進，并采取跳采的方式進行切眼作業，并對原有的作業面進行重新劃分，分別命名為一、二兩個綜合采取工作面。

在實際作業過程中對于兩個開采區中回風巷道和回撤通道以及跳采切眼等區域的煤柱進行回收，在房采巷道則應當采取自跳采鋪輔回撤通道以及跳采切眼開口的方式，對雙巷的兩翼煤柱進行回收。

2.2 方案二

通過跳采和房采相結合的方式完成對沖刷區域煤柱的回收。

第一作業面的回風巷道到切眼的距離為681m，在此過程中應當分別掘進第一作業面的縮面主輔回撤通道和第二作業面的主輔回撤通道，從而在兩個通道之間施工形成一條跳采輔助道路。與此同時，將沖刷帶到切眼之間的煤柱布置為刀把工作面。兩個工作面的寬度分別應當為330m和150m，所形成的回風巷主要用于通風和相關設備的回撤。

而在距離第一回風巷切眼1100左右的位置進行掘進，形成采切眼。此時應當對原作業面進行劃分，劃分為三個綜合采取作業面，分別命名為第一、第二、第三作業面，其中對于第一綜合作業面回風巷道、跳采回撤通道、跳采切眼以及沖刷帶等之間的三角煤柱采取房采的方式進行回收。其中房采一區的巷道應當使用單布置兩翼的方式進行回收，而其他區域則應當從跳采輔回撤通道和跳采切眼開口位置開始，通過雙巷布置兩翼的方式完成煤柱的回收。通過對上述兩種方案的準確比對，在實際使用過程中應當使用整體效率較高和回采效益較高以及掘進成本較低的第二種方案。

3 在過沖刷帶采煤中使用的關鍵技術

在該煤礦的工作面過沖刷帶施工過程中，所涉及到的關鍵技術主要分為兩種，即：對于綜合采取工作面和房采區域的科學確定；對于綜合采取工作面局部沖刷帶使用方法的確定。

3.1 對于綜合采集工作面和房采區域的確定

考慮到沖刷帶所產生的直接影響，在確定綜合采集區域工作面回采區域時必須同時考慮煤層厚度、回采率、最小回采高度、搬家倒面巷道的尺寸以及安全管理的難度等多種因素。受到設備尺寸的直接影響，要求回采通道的最低高度為3.8m，此外還要求工作面在實際安裝過程中凈高度達到3.6m，而貫通回撤過程中，主回撤通道的高度不得低于3.8m。基于此，應當充分結合沖刷帶附件煤層的基本厚度，完成回采區域的科學劃分。

3.1.1 對于縮面通道的設置。保證采煤工作面快速貫通的基礎便是主回撤通道順著煤層頂板的布置高度應當≥3.7m，在主回撤通道掘進過程中應當使用連采機拉動厚度為0.3m的厚泥巖，從而有效保證施工的順利進行，此時的主回撤通道要求凈高度必須>3.8m。在采面貫通過程中，只需使用采煤機局部清掃0.1m厚度的煤層底板便可以保證其正常推進，并不需要進行大量割巖或者放炮，在該種情況下，安全管理的難度大大減小。對于輔回撤通道的掘進應當距離主回撤通道大約25m，實際掘進位置的煤層厚度必須小于巷道尺寸，從而確保其不會對正常施工造成影響。

3.1.2 對于跳采通道位置的設定。在第二工作面回采區域確定過程中必須在第一工作面布置的基礎上實現回采煤量的最大化，從而有效保證平面面積的最大化。在運輸巷和主回撤通道以及沖刷帶外側等多個區域共同形成的直角三角形煤柱中，以最大矩形面積理念為指導，要求所形成的工作面長和寬分別為280m和150m。

3.1.3 對于跳采切眼位置的確定。在第三工作面中，采取跳采切眼的方式主要是因為在實際運輸過程中考慮到運輸巷煤層厚度和沖刷帶對于采集面產生的巨大影響，倘若將切眼全部布置于沖刷帶的外側，將會造成極大的資源損失，因此應當將跳采切眼部分布置于沖刷帶內側，從而減小沖刷帶對于采集工作面形成的巨大影響。在此基礎上，最終確定運輸巷切眼的實際位置，實現煤炭產量的進一步提升。

3.1.4 對于房采區域和回采參數的確定。房采區通常會處于綜合采集區巷道圈定范圍之內，此外受到連采機截割和錨桿機支護高度的影響，要求房采主輔巷以及支巷確定的煤層厚度應當>2.2m。房采主輔巷道的寬度應當>5m，高度則應達到4m。

3.2 綜合采集工作面超過局部沖刷帶的基本方式

3.2.1 采取調整采高法。在工作面煤層的厚度超過回采設備的最低高度時，應當采用降低采高的方式通過沖刷帶、其中第一工作面的采煤機在實際運行過程中要求高度>4m，在沖刷帶的影響區域，煤層的厚度一旦>4m，則應當順著頂部和底部返回到正常采高高度。

3.2.2 對于采煤機截割巖石法的使用。在工作面沖刷帶為斷面，并且斷面面積<0.5m2或者寬度<0.3m的堅硬穿刺沖刷時，則應當使用采煤機對巖石進行直接截割。而當沖刷帶巖石硬度和寬度較大，但是煤層底板的巖石硬度較低時，則應當使用臥底的方式通過沖刷帶。

在實際工作過程中要求工作面的臥底深度不能≤0.3m，并且需要平緩過渡以確保支架架型以及初始支撐力。

3.2.3 對于淺孔預裂爆破法的使用。倘若沖刷帶斷面面積較大，不能通過降低采高和直接截割的方式推動工作開展時，則應當使用局部淺孔預裂爆破法完成巖石的松動或者破碎。在此過程中要求爆破孔的深度應≤2m，仰角則≤10°。在沖刷帶的巖石厚度<0.8m時，要求應當使用單排孔進行施工，反之則應當使用雙排孔。爆破孔相互之間應當間隔成為三花布置，并采用毫秒延期電雷管串聯的方式完成起爆。在實際爆破之前應當形成詳細安全的施工計劃，并保證其能夠完全落實，與此同時應當對現場設備進行必要的保護，從而保證施工現場所有施工人員和設備的安全性。

4 最終應用效果對比

4.1 回收率大大提升

通過縮面之后，采用綜合采集布置的方式，使得全工作面的回采煤量大大增加，從而有效減少采空區域留下的煤柱。

4.2 實際掘進的工程量顯著較少

采取綜合采集的方式極大地減少了房采施工過程中必須掘進的大量主輔巷和支巷，進而使沖刷區域的巷道掘進數量大大降低，最終實現掘進成本的有效控制。

4.3 提升工作效率，減小施工時間

在使用縮面布置之后需要進行多次回撤和縮面，最終使得工作面回采的時間大大增加，但是因為采取該種方式使得掘進的工程量大大降低，從而使得綜合采集面的安裝投產時間整體提升，最終實現工作面采掘總工期的縮減。

4.4 提升效益

采取全新方式能夠使得掘進成本減少超過500萬，而搬家的成本卻使得投入的成本增加了1600多萬，與此同時考慮到增加的產煤量能夠直接產生經濟效益5000多萬，綜上分析，可以發現效益得到大幅提升。

5 結語

綜上所述，本工程在對比方案一和方案二兩種施工方案后，最終選擇了方案二進行施工，工程施工后取得了良好的施工效果，保證了煤炭質量和設備質量，有效降低了經過沖刷期的安全風險和生產風險，提高了煤炭資源的回收率。

參考文獻

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作者簡介：戴景棟（1988-），男，山東梁山人，天地科技股份有限公司助理工程師，研究方向：采礦工程。

（責任編輯：秦遜玉）