綜采工作面過煌斑巖回采方案優(yōu)化

王雪龍

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)馬脊梁礦，山西 大同 037001）

1 概述

馬脊梁礦8107 工作面北東依次為盤區(qū)皮帶巷、盤區(qū)輔助運(yùn)輸巷、盤區(qū)回風(fēng)巷，南東為8105 工作面采空區(qū)，北西及南西為實(shí)煤區(qū)，上覆7#、11#、14-2#及14-3#層為本礦采空區(qū)。8107 工作面沿煤層底板布置，工作面運(yùn)輸巷2519 m，回風(fēng)巷2603 m，開切眼243 m，可采走向2439 m，煤層均厚6.20 m。工作面回采煤層為C3#層，厚4.65～8.33 m/6.20 m，含3～7 層夾矸，厚0.15～0.65 m，夾矸巖性多為碳泥巖、高嶺巖，煤層平均傾角1.5°，屬近水平煤層。8107 工作面采用綜放工藝。根據(jù)8107 工作面回風(fēng)順槽掘進(jìn)地質(zhì)資料顯示，工作面尾部650～720 m 段進(jìn)入煌斑巖侵入?yún)^(qū)，煌斑巖侵入工作面傾向長度為54 m，侵入煤層厚度為3.9～5.4 m，如圖1?；桶邘r主要以角閃石、黑云母為主，呈巖墻特性，巖體硬度為7，與煌斑巖膠結(jié)處煤體硅化現(xiàn)象嚴(yán)重。

圖1 8107 工作面過斷層區(qū)導(dǎo)硐施工平面布置圖（m）

2 回采方案對比分析

為了保證工作面安全快速過煌斑巖侵入?yún)^(qū)，提出了三種回采方案[1-5]，進(jìn)行對比分析。

2.1 方案一：新開切巷跳采法

1）在8107 工作面730 m 處新開一條切巷，切巷長243 m，寬10 m，切巷采用爆破施工工藝，施工期間利用2107 巷安裝的帶式輸送機(jī)作為主運(yùn)輸系統(tǒng)。新開切巷施工完后將原切巷內(nèi)設(shè)備搬遷至新切巷內(nèi)，然后在新開切巷后方5.0 m 處頭尾順槽施工密閉墻，將煌斑巖及其煤柱直接甩入采空區(qū)內(nèi)。

2）跳采法回采時(shí)工作面不受黃斑巖影響，但是工作面掘進(jìn)工程量大，增加巷道掘進(jìn)成本費(fèi)用240萬元；新開切巷、設(shè)備搬家、安裝預(yù)計(jì)施工周期為51 d，回采效率低。跳采時(shí)，煌斑巖侵入后形成的“刀把”煤柱無法回采，煤柱損失量達(dá)13.16 萬t。

2.2 方案二：爆破強(qiáng)行破巖法

1）對工作面煌斑巖區(qū)布置松動(dòng)爆破鉆孔，共計(jì)布置三排鉆孔，鉆孔間距為1500 mm，排距為1000 mm，鉆孔深度為1.0 m，全斷面布置96 個(gè)鉆孔。鉆孔內(nèi)填裝礦用乳化炸藥及毫秒延期電雷管，每次爆破5 個(gè)爆破孔。松動(dòng)爆破后采用采煤機(jī)繼續(xù)回采。

2）松動(dòng)爆破法回采工藝減少了工作面掘進(jìn)工程量及搬家，但每個(gè)循環(huán)布置爆破孔數(shù)量多，裝藥量大，爆破成本費(fèi)用高。單循環(huán)爆破時(shí)間為6.0 h，每天回采速度不足2.0 m，過煌斑巖預(yù)計(jì)用時(shí)39 d，回采效率低。

2.3 方案三：導(dǎo)硐法回采工藝

1）在工作面101#支架前方施工1#硐室，硐室長度為75 m，施工到位后按設(shè)計(jì)向回風(fēng)順槽方向拐彎施工2#硐室，硐室施工到位后與5107 巷貫通（回風(fēng)順槽），從而將黃斑區(qū)直接圈出，如圖1 所示。然后將101#-131#支架搬移至2#硐室內(nèi)，縮短工作面后，采用采煤機(jī)對“刀把”煤柱進(jìn)行回采，工作面推進(jìn)70 m 后與2#硐室對接安裝。

2）導(dǎo)硐法增加工作面掘進(jìn)巷道長度為120 m，但可直接將煌斑巖區(qū)圈出甩入采空區(qū)內(nèi)，同時(shí)可對“刀把”煤柱實(shí)現(xiàn)回采，提高煤柱回采量。采用該方法回采時(shí)，工作面過黃斑巖區(qū)預(yù)計(jì)用時(shí)27 d。

綜上所述，從工作面回采效率、回采安全以及經(jīng)濟(jì)效益等方面考慮，決定采用導(dǎo)硐法回采工藝過f2煌斑巖區(qū)。

3 導(dǎo)硐法回采施工工序

3.1 導(dǎo)硐施工工藝

1）首先在101#支架前方煤壁施工1#硐室，硐室長度為75 m，寬度為3.0 m，高度為3.5 m，采用爆破施工工藝。在工作面安裝一部礦用新型隔爆型耙?guī)r機(jī)與工作面刮板輸送機(jī)聯(lián)合出煤。

2）1#硐室施工到位后，按設(shè)計(jì)拐彎施工2#硐室。2#硐室施工長度為50 m，寬度為5.0 m，高度為3.5 m，施工時(shí)在1#硐室內(nèi)安裝一部SSJ-80 型帶式輸送機(jī)與刮板輸送機(jī)搭接聯(lián)合出煤。2#硐室施工到位后與回風(fēng)順槽貫通。

3）在101#～131#支架前方施工一條臨時(shí)拆卸通道，回撤通道長度為50 m，高度為3.5m ，寬度為4.0 m，主要用于刮板輸送機(jī)機(jī)尾拆卸以及尾端支架調(diào)向、回撤。

3.2 導(dǎo)硐后回采工藝

1）1#、2#硐室施工到位后，在工作面回撤通道、絞車硐室以及2#硐室煤壁側(cè)中部分別安裝一臺(tái)JSDB-25 型雙速絞車，在回撤通道底板處施工10 組拉架錨桿。

2）拉架前先斷開100#支架前方刮板輸送機(jī)，將尾端刮板槽、電纜槽、刮板鏈拆卸并搬運(yùn)至2#硐室口前方設(shè)備儲(chǔ)存硐室內(nèi)；將機(jī)尾移至101#支架前方與斷開后的刮板輸送機(jī)重新對接，從而縮短刮板輸送機(jī)長度。

3）刮板輸送機(jī)縮短后，采用回撤通道雙速絞車及拉架錨桿先將100#支架拉出并調(diào)向，然后通過支架車?yán)?#硐室口處，利用2#硐室內(nèi)絞車相互配合將支架安裝至指定位置。依次類推直至工作面尾端100#～131#支架全部搬運(yùn)至2#硐室內(nèi)。支架搬運(yùn)后對工作面尾端空頂區(qū)采用木垛、單體柱進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)，如圖2。

圖2 工作面及硐室設(shè)備回撤、安裝示意圖（a →b→c→d）

4）尾端支架回撤完成后，對1#～100#支架前方“刀把”煤柱進(jìn)行短刀回采，單刀割煤深度為0.7 m，工作面每推進(jìn)10 m 對1#硐室內(nèi)木垛進(jìn)行回撤，工作面回采70 m 后與2#硐室對接，重新對接刮板輸送機(jī)，工作面繼續(xù)正規(guī)循環(huán)回采。

4 導(dǎo)硐支護(hù)工藝

4.1 1#硐室圍巖支護(hù)

1）1#導(dǎo)硐頂板采用JW 型鋼帶、錨索、木垛、鋼筋網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)。JW 型鋼帶長度為3000 mm，鋼帶上布置4 個(gè)錨索支護(hù)孔，孔間距為900 mm，鋼帶布置排距為1000 mm；錨索長度為4500 mm，直徑為17.8 mm，每施工2 排錨索布置一排長度為8300 mm、直徑為21.8 mm 錨索，每排2 根，間距為1800 mm，如圖3。頂板采用的鋼筋網(wǎng)每片長度為1500 mm，寬度為1100 mm，采用直徑為6 mm圓鋼編制而成。

圖3 導(dǎo)硐區(qū)域圍巖支護(hù)斷面示意圖（mm）

2）1#硐室位于煤柱側(cè)巷幫采用玻璃鋼錨桿、注漿錨桿聯(lián)合支護(hù)。玻璃鋼錨桿共計(jì)布置3 排，排距為1200 mm，間距為1000 mm。在第一排與第二排玻璃鋼錨桿之間施工一排注漿錨桿，注漿錨桿桿體為玻璃鋼材質(zhì)，采用水泥、水玻璃混合漿液作為注漿材料。玻璃鋼錨桿以及注漿錨桿外露端采用直徑為25 mm 玻璃鋼托盤預(yù)緊。位于煌斑巖側(cè)巷幫采用長度為2000 mm、直徑為20 mm 螺紋鋼支護(hù)，支護(hù)排間距與玻璃鋼錨桿相同。

3）為了防止回采動(dòng)壓影響，在1#硐室內(nèi)支設(shè)一排木垛作為臨時(shí)支護(hù)。木垛采用長度為2000 mm、寬度為150 mm 道木搭設(shè)而成，道木呈“井”字形布置，木垛沿巷道走向布置，排距為10 000 mm，共計(jì)布置8 組木垛。

4.2 2#硐室支護(hù)

1）2#硐室頂板采用“JW 型鋼帶+錨桿（索）+錨索吊棚”聯(lián)合支護(hù)。頂板JW 型鋼帶長度為4000 mm，鋼帶上布置5 根長度為2500 mm、直徑為22 mm 左旋無縱筋螺紋鋼錨桿，錨桿布置間距為900 mm，排距為1000 mm。頂板每3 排鋼帶布置一排單錨索，錨索長度為8300 mm，直徑為21.8 mm，間距為1300 mm。錨索外露端采用長度及寬度為300 mm 托盤預(yù)緊。

2）2#硐室煤壁側(cè)巷幫采用玻璃鋼錨桿支護(hù)，并鋪設(shè)柔性纖維網(wǎng)。玻璃鋼錨桿布置3 排，排距為1200 mm，間距為1000 mm。位于煌斑巖側(cè)采用螺紋鋼支護(hù)，與1#硐室巷幫支護(hù)參數(shù)相同。

3）由于煌斑巖側(cè)煤體出現(xiàn)硅化現(xiàn)象，為了保證后期支架安裝施工安全，在2#硐室頂板施工一排錨索吊棚。吊棚沿2#硐室走向布置，吊棚距煌斑巖側(cè)巷幫距離為500 m，吊棚由長度為3500 mm 工字鋼梁和2 根長度為4500 mm、直徑為21.8 mm 錨索組成，錨索吊棚布置間距為1.0 m。

5 效果

2021 年3 月21 日8107 工作面已通過了煌斑巖區(qū)，對過煌斑巖區(qū)回采工藝優(yōu)化后，取得了以下顯著應(yīng)用成效：

1）采用導(dǎo)硐法過煌斑巖區(qū)減少破巖量6240 m3，提高了“刀把”煤柱回采量8.7 萬t。過煌斑巖區(qū)平均回采速度為5.4 m/d，工作面過煌斑巖區(qū)用時(shí)22 d，比預(yù)計(jì)周期提前了5 d 完成。

2）對導(dǎo)硐內(nèi)圍巖采取聯(lián)合支護(hù)技術(shù)后，工作面在后期支架、刮板輸送機(jī)搬家、安裝以及刀把煤柱回采過程中未出現(xiàn)頂板破碎、斷裂現(xiàn)象，能夠滿足工作面多次搬家及回采動(dòng)壓需求。

3）采用導(dǎo)硐法過煌斑巖區(qū)，避免了煌斑巖區(qū)巖體硬度高、侵入面積大，采煤機(jī)硬過時(shí)設(shè)備故障率高、效率低等難題，為其他采煤工作面過類似地質(zhì)構(gòu)造提供了實(shí)踐依據(jù)。