淺談構造復雜地區綜采工作面的設計優化

付慶偉

摘 要：文章通過對受斷層影響的21002綜采工作面進行設計優化，提高了資源回收率，實現了技術上先進、安全上可靠、經濟上合理的要求，為今后類似條件下綜采工作面合理布置提供了一定的技術基礎。

關鍵詞：構造復雜；綜采工作面；設計優化

中圖分類號：TD822 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）24-0104-02

工作面開采設計是生產礦井技術管理的基礎工作，它的內容就是根據煤層地質條件及礦井系統能力、技術裝備和管理水平，合理確定工作面回采工藝參數及設備配套參數。它對于編制礦井采掘銜接、指導井下采掘技術管理，都具有非常重要的意義。而對于地質構造復雜的礦井，煤層地質條件的賦存情況將成為影響工作面設計的主要因素。

1 概述

冀中能源股份有限公司東龐礦是一座年產4.20Mt/a大型現代化礦井，采用立井-暗斜井多水平開拓，礦井共分-300、-480、-579三個水平。主采為2#煤層，煤層平均厚度4.5米。

中部斷裂帶位于井田中部，由8條斷層組成。落差大于30米的有5條，地質條件相當復雜。從工作面回采情況來看，斷層帶內地層斷褶錯雜，羽狀裂隙發育。斷裂帶派生與伴生斷層發育，并伴有隱伏斷層，對掘進有較大影響。因此，如何在構造復雜地區使工作面避開斷層影響，降低萬噸掘進率，使工作面設計達到最優化，是設計人員研究與探討的難點。

2 影響工作面設計的主要原因

中部斷裂帶地質構造特別復雜，致使工作面設計形狀不規則，需要采用對接、續減支架、調采等特殊開采工藝，而且在巷道掘進過程中，要根據實際情況及時修改設計。巷道布置需要穿過斷層，影響了巷道掘進速度，并且給回采帶來困難，影響煤質。

由于地質構造的復雜性，致使工作面萬噸掘進率增加。21002工作面萬噸掘進率為28.5m/萬t，比正常條件下的工作面萬噸掘進率增加了一倍，造成礦井采掘接替緊張。

3 綜采工作面原設計狀況

21002綜采工作面位于礦井的中部，中部斷裂帶落差30m的F3斷層和落差110m的 F5大斷層之間，該工作面地質條件非常復雜，主要表現為斷裂構造與褶曲構造，斷層控制程度較低，該區掘進前已做精確的地面電法探測和三維地震探測，預測面內F3、F5及F14斷層派生與伴生斷層發育，隱伏斷層發育，對掘進有較大影響。由于兩斷層基本沿煤層傾向發育，煤層傾角較緩3°～14°，因此設計為傾斜開采綜采工作面。為了探明斷層擺動及探查21002工作面內部構造情況，首先掘進21002工作面探巷及上巷。在探巷的施工當中，探明F3斷層位置，根據揭露實際情況及時修改工作面設計， 21002工作面下巷平行與上巷布置，為保證工作面順利圈定，原則上滯后上巷掘進，如圖1所示。

4 優化設計方案及實施

21002工作面探巷掘進140m實際揭露一條F3大斷層的伴生斷層北f177，落差12m，根據這一情況，對原工作面設計進行優化，將斷層甩在面外，并且為保證上巷掘進期間避免受F3及其伴生斷層影響，盡量使巷道直線布置便于回采期間管理，上巷與斷層之間留有10～40m煤柱。同時上巷與F3斷層間的煤炭資源如何回收？又是一個擺在設計人員面前的一個難題，如果21002工作面回采完畢后，斷層間煤炭資源將無法回收，針對這一問題，通過鉆探及巷探方法摸清F3斷層擺動情況，通過設計850m補上巷方式將斷層間煤炭資源帶采出來。該面最終通過優化設計后，面長最長增加到260米，是目前東龐礦最長的綜采工作面，雖然工作面萬噸掘進率有所增加，但是將一條超過10m斷層甩在面外，并提高了資源回收率，多回收F3及Ff177斷層間煤炭資源10萬t（圖2所示，陰影部分為帶采部分），為企業和社會取得了較好的經濟效益，在回采斷層間煤柱工藝中很值得推廣運用。

5 構造復雜地區工作面設計優化途徑

5.1 采用多種勘探手段，加強探測準確性

采取地面電法探測、三維地震探測和鉆探等綜合勘探手段，基本上摸清了該區域的地質構造狀況。但在21002上巷掘進過程中，遇到了一些隱伏及伴生斷層，如直接影響到工作面巷道布置。所以在構造復雜地區布置工作面還應對特殊地段采用巷探這種最直接的方式為工作面設計提供最準確的地質資料。

5.2 積極研究應用開采新工藝，提高資源回收率

要提高資源回收率，這就需要我們在研究不等長綜采工作面回采工藝，采用續減支架、對接、調采等特殊工藝，最大限度的解放斷層間的呆滯煤量。

5.3 掘進過程中邊掘邊探，及時優化工作面設計

井田中部斷裂帶斷層構造擺動幅度較大，在巷道掘進過程中，揭露出的實際位置與預計位置會有些誤差，直接影響了工作面的布置。因此在掘進過程中應該采用定向鉆機鉆探、物探、巷探等綜合勘探手段，采取邊掘邊探的施工工藝，摸清周邊斷層構造，及時修改完善工作面設計。

5.4 采后分析及總結

工作面回采完畢以后，對已經掌握的地質資料要及時認真分析、總結，尋找規律，為相鄰工作面的開采設計提供可靠的地質資料。同時也要對工作面開采設計綜合分析，總結經驗，為構造復雜地區工作面設計提供參考資料。

6 結束語

在地質條件復雜地區布置工作面，前期必須增加地質勘探投入，才能降低萬噸掘進率，使工作面設計達到最優。巷道布局是生產和安全的源頭，科學、規范、合理的設計，能夠從本質上提供安全的作業環境，提高勞動生產效率，提升礦井的經濟效益。

參考文獻：

[1]劉金峰.綜放在復雜構造地區應用的可行性[J].河北煤炭，1994（03）.

[2]李劍鋒.綜采放頂煤高產高效技術設備研究與實踐[J].煤礦機械，2004（07）.endprint