急倾斜不稳定复杂煤层群正规布置与开采方法初探

文/李和平

急倾斜不稳定复杂煤层群正规布置与开采方法初探

文/李和平

对急倾斜极不稳定具突出危险性复杂煤层群，在工程布置和开采方法上如何满足“安全、高产、高效、低耗”的原则，湘煤集团街洞煤矿经过多年的探讨实践和全面对比，采用了“集中综合上山布置双引巷水平分层采煤法”开采，使矿井本质安全、效益、工效及回采率得到了较大提高，劳动强度及生产成本大幅降低。

一、煤层地质概况

1．煤层的不稳定及复杂性

街洞煤矿含煤地层系二迭系龙潭组，内含12层煤层，其中6、7煤层为主采煤层，5、8、9煤层为局部可采煤层，其他为不可采煤层。煤层走向为北东—南西方向，倾向北西，各煤层呈鸡窝、藕节状赋存，在走向上断断续续，起伏波折，倾向上起伏倒转频繁，呈“S”形，煤层厚度变化极大，在0.1～20m之间，倾角0°～90°不等，内含夹矸1～3层，煤层层间距20～50m不等，局部地段有2～40m不等的正、逆断层，由于煤层赋存的复杂和极不稳定性，给探煤找煤，工程布置及开采带来了较大的困难。

2．煤层顶底板的破碎性

井内煤层顶底板岩性均为细砂岩、炭质泥岩、粉砂岩和砂岩，节理发育，整体性差，易破碎，砂岩层间为炭泥质胶结，易风化膨胀，冒落规模相差大，给顶板管理及巷道维护带来很大的困难。

3．煤与瓦斯的突出性

1973年1月8日，湖南省煤炭工业局将矿井定为煤与瓦斯突出矿井。

二、工程布置

从煤层底板运输大巷，沿走向每隔100～120m掘一石门揭穿煤层群，经该石门在煤层底板布置一条提升、溜煤、进、回风综合上山至上部总回风巷，然后从集中综合上山由上向下每隔20～30m垂高（此高度可根据探明煤层产状确定）布置小区段石门揭穿煤层群，作运输、通风、行人用。

再布置反上山揭穿距上山最近煤层底板作区段溜煤上山用，然后沿煤层在区段石门两侧沿煤层顶板和底板布置上山，底板沿煤上山贯通上区段运输石门或回风石门，两上山平行布置，间距8～12m，中部用联络巷联通，然后再从沿煤上山靠顶板侧上山两帮开门沿煤层和上分层假顶掘平巷作运输进风顺槽（溜子道）至煤层可采边界，再从底板沿煤上山沿煤层底板掘回风顺槽至可采边界，再沿走向后退式套杠子开采。

靠顶板沿煤上山作溜煤及布置分层引巷用，靠底板沿煤上山作回风用，当一个小区段采完后，将靠底板侧煤层回收。上区段小石门将用作下区段回风石门。

三、开采顺序及采煤工艺

1.顺序及方法

先里后外，先上后下，先采距底板最远的煤层，逐次后退，待一区段内几层煤全部采完后再布置下区段。双引巷水平分层采煤法。

2．工作面要素及生产工艺

走向长度：50～60m；水平宽度：（煤层水平厚度）8～20m左右；煤层倾角：0°～90°；工作面坡度：1°～3°；煤层平均厚度：8m；采煤方法：水平分层人工假顶下行式全部垮落法；采高：2m；工作面支护形式：金属兀梁、单体垂直煤壁横杠子支护；支护材料及规格：①杠子：兀梁；②柱子：单体：③排距1.0m；④柱距1.0m，每三排用横杠子锁棚；⑤控顶距：最大3.0m,最小2.0m，放顶步距1.0m。顶板管理方法：人工假顶全部垮落法；放顶工具：回柱绞车；通风方式：负压风；瓦斯相对涌出量：15m3/T·日以上。

四、具体施工方法

当运输顺槽（进风）掘进至煤层边界后，开切眼连通进回风顺槽，然后由里向外后退式开采推进至溜煤上山口2m左右处，落煤采用放炮落煤，人工耙入引巷电溜子，由电溜子送入溜煤上山，从分层引巷经溜煤上山至采区石门煤仓装入矿车。

工作面支护材料采用PDA型单体液压支柱配合兀梁套垂直煤壁的横杠子进行支护，采空区的处理采用全部垮落法，人工铺设竹帘假顶，竹帘铺设要纵、横铺设两层，然后洒透水，再使用回柱绞车放顶，放顶前要在靠采区侧挂好档矸帘，以防冒落的煤矸窜入工作面，放顶完毕后要对老塘注水，使煤矸膨胀挤压，这样人工假顶就容易形成，并能给下分层施工起到降温防尘，超前护顶支护的作用，人工假顶形成的好坏对工作面的生产安全、高产、高效、低耗起着关键性的决定作用。

五、使用评价

1.能有效地解决煤与瓦斯突出的问题，据街洞煤矿的防突预测预报组提供的资料显示，K1值测定无一次达到突出危险性的临界值。

2.支护稳定性高，因工作面支护只承载垂直方向来压，较倾斜式开采稳定性好。铺设了人工假顶，使次分层开采解决了顶板破碎的问题，为次分层顶板管理创造了良好的条件，同时因水洒透后，起到了降温防尘作用，可营造良好的施工环境。

3.此布置开采，无需留设任何煤柱，一般回采率均在97％以上，提高了经济效益和社会效益。适用性极强，无论煤层走向、倾向发生何种变化，都能适用，不受影响。有利于多手段探清煤层赋存产状。

4.巷道维修量低，因煤巷服务时间短，受压影响小。在煤层变缓，变规则后可实现走向长壁式正规布置，煤层变薄可实行大仰角法开采。职工的劳动强度低，材料搬运距离短，消耗人力少。可有效降低万吨岩掘率，采用集中综合上山布置开采后，由原来的460m/万吨降低到240m/万吨。

5.因布置巷道少，采区内围岩破坏范围小，降低了矿压，有利于巷道维护。采用集中综合上山和双引巷水平分层采煤法，对急倾斜极不稳定突出煤层有较好的适用性、安全性和经济性，较好地解决了复杂煤层的正规布置问题，符合矿井本质安全要求。

（责任编辑：李元）

作者单位：（湘煤集团街洞矿业有限公司）