71511綜采工作面過沖刷帶工程實踐

郭衛星

（陽泉煤業（集團）股份有限公司二礦，山西 陽泉 045008）

沖刷帶是礦井工作面回采過程中一種常見的地質構造，由于沖刷帶的巖層強度較煤層大得多，因此會對工作面機械化采煤產生直接影響[1]。當沖刷帶厚度較薄時，可以利用采煤機滾筒截割前進；當沖刷帶厚度較大，則需要先采用淺孔爆破對沖刷帶巖層進行松動[2-4]。研究分析綜采工作面過沖刷帶工程實踐，對礦井開采技術和經濟效益方面都具有重要的意義[5-6]。以陽泉煤業二礦71511工作面為工程實踐，研究了工作面過沖刷帶的方法與技術，通過該方法既提高了工作面經濟效益，也為日后類似工作面過沖刷帶提供了經驗。

1 工作面概況

陽泉煤業二礦71511工作面地表位于桑掌村以南、五畝垴以北一帶，地形溝谷縱橫。工作面東部為71512工作面，南部為十五采區準備巷，西部為71509工作面采空區，北部為十五采區后配巷。工作面所采煤層為3號煤層，煤層傾角3～15°，平均傾角為9°，平均厚度為2.16m，距底板0.8m左右有一層夾矸，平均厚度為0.1m，巖性為炭質泥巖。3號煤層直接頂板為泥巖厚度0.18m、砂質泥巖厚度1.9m，底板主要為黑灰色泥巖，厚度1.5～4.8m，平均3.96m，3號煤層頂、底板平均抗壓強度為44.84MPa。

工作面從切眼往外553m開始揭露沖刷帶，沿著工作面走向影響范圍為70m，該區域煤層最薄小于1m，揭露的沖刷帶為中細砂巖，巖層強度高。因此，工作面如何順利通過該區域沖刷帶成為工作面安全高效回采的重要一環。

2 沖刷帶探測

2.1 探測方案

為了對71511綜采工作面沖刷帶的最大下切深度和影響范圍進行分析，采用定向鉆探技術對工作面進行探測，得到沖刷帶的最大下切深度和延展規律，根據探測結果制定工作面過沖刷帶的施工方案。

沿著運輸巷掘進方向距巷道底板1.1m處分別布置3個主探測鉆孔，鉆孔角度為3.6°，向工作面回風巷施工。開孔孔徑為153mm，采用“導向孔+分級擴孔”的施工方案。首先使用孔徑為96mm的導向孔進行定向鉆孔，然后再采用孔徑153mm的鉆頭進行擴孔，最后采用孔徑133mm封孔管1.5m。其鉆孔布置示意圖如圖1所示。

圖1 定向鉆孔布置平面圖

布置1～3號主探測鉆孔后，采用前進式分支孔工藝分別布置分支鉆孔，垂直進行煤層頂、底板沖刷帶探測，分支孔布置個數和參數如表1所示。

表1 定向鉆探分支孔布置參數

2.2 探測結果分析

定向鉆探探測后，得到靠近工作面兩巷范圍內的沖刷帶煤層厚度較大，而中部煤層受到沖刷的影響嚴重，沿著工作面走向影響范圍為70m，該區域煤層最薄約小于1m。工作面煤層中部沖刷帶存在無煤區域，無煤區域長約為15m，寬約為10m。

3 工作面過沖刷帶施工方案

3.1 施工方法

綜采工作面過沖刷帶時根據其厚度的不同施工方法也有所不同。當沖刷帶厚度小于0.5m時，此時沖刷帶厚度薄，可以采用采煤機直接推過的方式過沖刷帶；當沖刷帶厚度較大時，一般先采用采煤機掃底煤后淺孔松動爆破破巖，最大限度地減少爆破的破巖量。

3.2 施工工藝

（1）當工作面沖刷帶煤層厚度不小于采煤機最低通過高度時，可以降低采高的方法來過沖刷帶。工作面所用采煤機運行最低采高為3.8m，當沖刷帶煤層厚度大于3.8m，可以采用沿底割頂的方式進行回采，從而可以實現最大的破巖量。

（2）當工作面回采過程中沖刷帶巖層為斷面小于0.5m2硬巖或者巖層強度低時，可以采用采煤機直接推采的方式，需要控制煤機的牽引力和牽引速度。當沖刷帶巖層斷面大且強度較大但是底板巖層強度低時，可以采用臥底的方式，煤機正常截割。工作面采用臥底+煤機截割的方式過沖刷帶，臥底厚度應當大于0.3m，臥底過程中應當注意支架的架型和初撐力。

（3）當沖刷帶巖層強度大，采用以上兩種方法無法正常通過時，可以采用淺孔預裂爆破的方式過沖刷帶。鉆孔的深度一般為2m，鉆孔角度為10°，孔間距為1.0m，孔徑42mm。根據沖刷帶巖層厚度的不同，分別采用單排炮眼、雙排炮眼和三排炮眼的布置方式，其布置方式如圖2所示。沿著煤機機尾向機頭方向依次爆破鉆孔，爆破松動巖層后，煤機由機尾向機頭方向截割松動巖層。當煤機向機頭方向推進20～30m移架后，煤機向機尾方向后退，進行下一輪放炮，保證施工的正常進行。

圖2 沖刷帶不同巖層厚度炮眼布置平面圖

4 工作面過沖刷帶加強支護研究

4.1 加強支護

工作面過沖刷帶后，應當在運輸巷和回風巷距沖刷帶10m范圍內加強支護，提高巷道的穩定性。兩巷采用錨網索的支護方式，頂板錨桿采用Φ18×2200mm左旋螺紋鋼，幫部錨桿采用Φ18×2000mm左旋螺紋鋼，錨桿間排距為800×800mm。樹脂藥卷采用Φ23×500mm樹脂錨固劑，每根錨桿1塊藥卷。

錨網要全斷面掛網，網間搭接100mm，用14#鐵絲聯網間距為：每隔一孔聯一扣。

錨索使用Φ17.8mm的鋼絞線制作，長度為6300mm，間距為3000mm。樹脂藥卷采用符合煤炭行業標準MT146.1-2002的Φ23×500mm樹脂錨固劑，每根錨索3塊藥卷。支護材料參數如表2所示。

表2 巷道支護參數表

4.2 超前移架

采用超前移架的方式應對工作面過沖刷帶時加強支護。回采后工作面出現破碎頂板且端面距超過800mm時，應當進行超前移架。液壓支架移動到位后，將支架升平升緊，使得初撐力達到規定值范圍，將伸縮梁、護幫板依次打開，調整好相鄰支架間的距離，避免支架之間露矸，影響支護效果。

5 結論

（1）71511工作面采用定向鉆探技術對工作面沖刷帶進行探測，得到沖刷帶的最大下切深度和延展規律，沿工作面走向沖刷帶影響范圍為70m，該區域煤層最薄約小于1m。工作面煤層中部沖刷帶存在無煤區域，無煤區域長約為15m，寬約為10m。

（2）根據探測結果，制定工作面過沖刷帶的方案，根據沖刷帶煤巖層不同厚度和斷面，分別采用降低采高、采煤機直推、臥底+采煤機截割、淺孔預裂爆破的方式過沖刷帶。

（3）工作面過沖刷帶時，進行了加強支護，采用錨網索支護方式提高巷道的穩定性，采用超前移架的方式減少頂板破碎。采用以上過沖刷帶技術，減少了巷道的掘進量，提高了礦井的經濟效益。