綜放煤柱工作面同時(shí)過斷層、空巷安全回采及經(jīng)濟(jì)性分析與論證

趙慧波

(潞安化工集團(tuán) 王莊煤礦，山西 長(zhǎng)治 046031)

52M2工作面回采前400 m范圍需過F115斷層，該斷層最大落差達(dá)6.5 m左右，同時(shí)回采整個(gè)過程中需過1條空巷，即原52猴車巷，以上兩種因素并存將對(duì)工作面安全生產(chǎn)造成較大影響。

為保證工作面正常安全開采，回采前對(duì)52猴車巷進(jìn)行全部加固維修，并結(jié)合我礦近幾年綜采工作面過斷層、空巷技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，回采前對(duì)52M2綜采工作面同時(shí)過斷層、空巷回采進(jìn)行具體分析與論證。

1 工作面概況

52M2工作面位于王莊煤礦52采區(qū)，為一煤柱綜放工作面，是52采區(qū)最后一個(gè)工作面，東為52猴車巷，西為52煤倉(cāng)，南為52/3號(hào)已采工作面，北為5205已采工作面。工作面傾斜長(zhǎng)度150 m，可采長(zhǎng)度567 m，可回收煤炭資源63萬t，煤層傾角1～9°，平均傾角5°，煤層厚度平均為6.74 m，普氏硬度系數(shù)f=1～3，容重1.35 t/m3，工作面使用ZF6000/17/33液壓支架。煤層頂?shù)装迩闆r見表1。

表1 圍巖及其特征

2 工作面內(nèi)存在的斷層、空巷情況

1) 52M2工作面設(shè)計(jì)前，根據(jù)王莊煤礦52采區(qū)三維地震勘探成果報(bào)告，工作面范圍存在1條F115斷層。

52M2工作面回采范圍內(nèi)(0～400 m)存在斷層F115H=6.5 m ∠70°的影響，目前該斷層在工作面40～70號(hào)支架段揭露，該斷層走向88°，傾向188°，傾角70°，該斷層為正斷層，回采期間斷層影響區(qū)域煤體可能出現(xiàn)破碎等情況，隊(duì)組在回采過程中需注意加強(qiáng)工作面支護(hù)管理，注意工作面地質(zhì)變化情況。提前做好斷層附近頂板及大溜隨坡管理工作，見圖1。

圖1 52M2工作面斷層、空巷存在位置示意

2) 52M2工作面回采范圍存在1條空巷，即原52猴車巷，該空巷沿底板布置，為底層空巷，該巷道從52M2工作面初采開始直至結(jié)采一直存在，與切眼斜交，該巷道原支護(hù)為工字鋼背板棚支護(hù)，經(jīng)過修復(fù)變?yōu)閮蓭蜑閽旖饘倬W(wǎng)玻璃鋼錨桿支護(hù)，頂板仍為原工字鋼背板支護(hù)，同時(shí)為加強(qiáng)支護(hù)在巷道正中打設(shè)有木垛及架設(shè)單體柱大板抬棚，見圖1。

3 綜采工作面過斷層、空巷對(duì)工作面安全回采影響與現(xiàn)場(chǎng)具體舉措

1) 綜采工作面回采期間過斷層時(shí)，經(jīng)常會(huì)遇到斷層區(qū)域頂板及附近煤體破碎嚴(yán)重，影響安全回采，此時(shí)需及時(shí)對(duì)斷層區(qū)域采取注漿加固或上料管理頂板，同時(shí)對(duì)工作面支架性能要求要更高，做到支架檢修到位，無跑冒滴漏現(xiàn)象，拉架過程中必須進(jìn)行帶壓移架，拉架到位后必須升緊接頂保證支架初撐力達(dá)標(biāo)，有效管理頂板，防止頂板進(jìn)一步惡化。

2) 綜采工作面回采期間過空巷時(shí)，經(jīng)常會(huì)發(fā)生空巷頂板受回采動(dòng)壓影響，頂板整體下沉及底鼓，有時(shí)下沉量過大時(shí)影響機(jī)組正常通過，導(dǎo)致工作面不能正常往前推進(jìn)，為避免頂板進(jìn)一步惡化，此時(shí)便需對(duì)空巷區(qū)域及附近盡可能采取窩底方法通過。

3) 為保證工作面過斷層、空巷安全順利，我們超前在空巷內(nèi)打設(shè)單體柱排型梁棚及打設(shè)聯(lián)鎖木垛進(jìn)行超前維護(hù)管理，以此來控制頂板進(jìn)一步下沉，并在回采期間提前備好各種支護(hù)和加固材料。

4) 由于過斷層時(shí)采煤機(jī)組需割石頭通過，對(duì)采煤機(jī)損害極大，因此需提前備好機(jī)組上的刀齒、搖臂、滾筒等配件。

4 綜采工作面遇斷層、空巷回采方案

方案一：采取重掘切眼避開斷層、空巷方式回采。

如果采取避開該斷層重掘切眼回采，將會(huì)使該工作面有約400 m不能再回采，按工作面切眼長(zhǎng)度150 m，平均煤厚6.74 m，容重按1.42 t/m3,回收率按93%進(jìn)行計(jì)算，將有150×400×6.74×1.42×93%=53萬t煤炭資源不能被回采，白白浪費(fèi)，且可創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益按噸煤550元計(jì)算為29 150萬元。

方案二：采取放炮及進(jìn)行斷層附近隨坡的方式進(jìn)行回采，即不重新掘切眼直接通過斷層法進(jìn)行回采；對(duì)工作面有空巷這方面我們采取提前加固維修加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)管理，確?；夭善陂g過空巷工作的安全順利。

5 安全性比較論證

5.1 方案一安全性論證

若甩掉斷層、空巷進(jìn)行回采，雖然安全，但是部分資源就被永遠(yuǎn)擱置不能再進(jìn)行回采，造成資源浪費(fèi)。

5.2 方案二安全性論證

5.2.1 王莊礦過斷層、空巷回采經(jīng)驗(yàn)

王莊煤礦在近幾年回采工作中有多個(gè)綜采工作面涉及到過斷層、空巷工作，在回采過斷層、空巷技術(shù)方面有一套相當(dāng)成熟的技術(shù)及管理經(jīng)驗(yàn)做支撐，具體有如下工作面。

1) 王莊煤礦8102綜采工作面回采期間分別過斷層F288、F293、F295三個(gè)斷層，其中斷層F288落差在5 m左右，對(duì)回采影響較大，但我們超前采取措施，制定切實(shí)可行的回采過斷層方案，實(shí)現(xiàn)了過斷層期間的安全正?；夭伞?/p>

2) 王莊煤礦8103工作面回采期間過F304斷層，該斷層落差在6 m左右，但我們經(jīng)過超前制定回采過斷層方案，加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)管理，對(duì)斷層區(qū)域采取隨坡等措施，確保了過斷層期間回采工作的安全快速。

3) 王莊煤礦過空巷回采技術(shù)已經(jīng)有近10 a的歷史，其中在近期2018年回采的6212工作面需先后經(jīng)過11條空巷，為綜采工作面過空巷群，且各條空巷存在形式比較復(fù)雜，有底層、頂層及穿層等空巷，與工作面位置關(guān)系有：平行于工作面的空巷、斜交工作面的空巷等，空巷對(duì)回采影響較大，但我們經(jīng)過在回采前超前加固維護(hù)，在回采期間通過對(duì)空巷加強(qiáng)管理，積極采取調(diào)斜等措施，確保了回采安全快速過空巷。

5.2.2 52M2工作面過斷層、空巷采取預(yù)控措施

1) 52M2工作面針對(duì)存在的52猴車巷空巷，頂板壓力顯現(xiàn)，巷道有變形等情況，已超前安排隊(duì)組對(duì)該巷道進(jìn)行維修加固，針對(duì)不同區(qū)段采取了不同加固維修巷道工作，部分區(qū)域由于頂板破碎嚴(yán)重提前采取注漿加固措施，其余頂板相對(duì)完好區(qū)域采取錨索懸吊工字鋼進(jìn)行加固維護(hù)，確保了回采期間過空巷工作的安全順利。

2) 52M2工作面針對(duì)過大斷層回采，提前進(jìn)行了分析論證，并制定了52M2工作面過斷層安全技術(shù)方案及專項(xiàng)安全技術(shù)措施，具體過斷層方法為：根據(jù)斷層在工作面揭露情況，采取放炮破巖及斷層附近隨坡通過，即對(duì)斷層區(qū)域控制好破巖量及隨坡坡度，并根據(jù)多年我礦過斷層經(jīng)驗(yàn)，斷層區(qū)域隨坡長(zhǎng)度不得小于40 m，坡度盡可能平緩，保證大溜無急彎，做到回采過斷層的安全順利。

3) 加強(qiáng)過斷層期間的頂板與煤墻管理，提前備好各種支護(hù)、加固材料，如大板、工字鋼、單體柱、晉安加固1號(hào)等材料，做到過斷層期間，根據(jù)工作面現(xiàn)場(chǎng)情況隨時(shí)能夠及時(shí)上料管理頂板，若斷層區(qū)域附近頂板、煤體破碎嚴(yán)重時(shí)及時(shí)采取注晉安加固1號(hào)加固頂板、煤墻，多措并舉，為工作面過斷層、空巷安全回采保駕護(hù)航。

5.2.3 方案二安全性結(jié)論

經(jīng)過前述分析論證及超前管控?cái)鄬优c空巷，確保了52M2工作面過斷層、空巷回采安全可靠。

6 經(jīng)濟(jì)性分析比較

現(xiàn)對(duì)兩種方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性對(duì)比分析。

方案一：由于需甩掉斷層區(qū)域，因此原工作面切眼將廢棄，需重新掘切眼150 m，投入支護(hù)成本約83萬元；多搬家倒面1次，投入成本約200萬元；合計(jì)多投入成本約283萬元。

方案二：過斷層、空巷期間需多投入支護(hù)、放炮、刀齒等成本共計(jì)約120萬元。相較方案一，方案二可多回采煤炭資源53萬t，產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益29 150萬元。

經(jīng)過對(duì)比分析可看出，直接過斷層、空巷回采，相較于重掘切眼布置工作面繞開斷層、空巷回采，更具有經(jīng)濟(jì)性。

7 結(jié) 語(yǔ)

1) 通過以上綜合對(duì)比分析與論證可以看出，王莊礦52M2工作面采用方案二直接過斷層、空巷回采安全可行，且具有很高的經(jīng)濟(jì)性，能為礦井產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

2) 回采期間過空巷回采，空巷管理是回采工作的重點(diǎn)與難點(diǎn)，對(duì)空巷加固維護(hù)處理方法改進(jìn)及有效控制空巷下沉變形等將是我們不斷進(jìn)行探索與研究的重要課題。

3) 回采期過空巷，瓦斯管理工作必須做好，密切關(guān)注空巷內(nèi)瓦斯積聚情況，保證空巷內(nèi)通風(fēng)良好是管理好空巷瓦斯的最根本途徑與辦法。

4) 回采期間過斷層，斷層區(qū)域的頂板管理與隨坡控制工作需要一直改進(jìn)與提升。如何實(shí)現(xiàn)回采過斷層頂板管理到位、過斷層期間斷層區(qū)域隨坡控制到位、不出現(xiàn)急彎、降低設(shè)備損壞率、如何以最少的投入換取最大的管理效益，將是我們今后繼續(xù)努力提升的方向。