综采工作面煤柱下穿层过全断面无炭柱实践

张 卓

(西山煤电集团公司 杜儿坪矿，山西 太原 030022)

·技术经验·

综采工作面煤柱下穿层过全断面无炭柱实践

张 卓

(西山煤电集团公司 杜儿坪矿，山西 太原 030022)

介绍了杜儿坪矿南八盘区73801工作面概况，对在复杂地质条件下，综采工作面回采过程中同时进行过上部实体煤柱、挑夹石穿层和过全段面无炭柱施工，特别是对各项接替工程，提出了现场技术指导和施工方案，将降低地质和人为因素的影响，可提前加强并采取有效的施工措施和工艺，加强生产组织管理，以保证施工的正常进行，提高回采效率，对在复杂环境下综采生产提供了实践经验。

综采工作面；实体煤柱；挑夹石穿层；全断面无炭柱

西山矿区位于西山煤田东北边缘，地处太原市万柏林区，东距太原市20 km.杜儿坪井田在西山矿区北部，西铭矿之南，官地矿之北， 地理位置为东经112°45′，北纬37°40′. 南八盘区上限标高1 100 m，下限标高1 032 m，地面标高1 686～1 387 m，走向长2 220 m，倾向长630～1 130 m，面积2 366 520 m2. 根据盘区内东部2#煤层揭露陷落柱情况分析，地质构造复杂，陷落柱极其发育，位于陷落柱及大、中型断裂附近，伴生断层发育。且上组煤属低瓦斯煤，煤层具有爆炸性。盘区内山峦起伏，沟谷向北东折向虎峪河上游。石千峰山岭纵贯盘区西部。地表部分地段出露第四系黄土，大面积出露P1-2地层。盘区内无建筑、设施等。位于盘区东北部有两条北东向河沟，折向南东方向流入虎峪河。区内极小面积土地受采动影响可能造成塌陷。

1 工作面概况

73801工作面位于南八盘区，开采3#煤，工作面东邻南北瓦斯总尾巷相距55 m，南邻南八皮带巷，西邻73802工作面(相距12 m，已采)，北邻中部断层(相距48～69 m).工作面盖山厚度310～430 m，平均380 m，设计走向长度972 m，倾斜长114 m，面积110 808 m2，煤层总厚1.50～4.25 m，平均煤厚3.0 m，煤层倾角2°～18°，可采储量364 626 t，煤层结构复杂。工作面574～784 m处有2个直径超过90 m的无炭柱，待回采至该段时，无炭柱迅速增长至110 m，涵盖了整个工作面。73801工作面示意图见图1.

1.1 地质条件影响

1) 顶底板岩性。工作面伪顶为灰黑色泥岩，厚0.5 m；直接顶为黑灰色砂质泥岩，以石英长石为主，含少量云母片及植物化石，平均厚度2.0 m；基本顶为灰白色K6中砂岩，以石英长石为主，暗色矿物煤屑次之，斜层理发育，上部颗粒较粗，裂隙发育，平均厚度3.0 m.直接底为黑灰色砂质泥岩，含植物根化石碎片，平均厚度1.28 m；基本底为灰白色细砾岩，以石英、暗色矿物为主，泥质胶结，平均厚度2.97 m.

2) 褶曲。工作面前部为向斜构造 Z1，轴部在73801轨道巷12#与73801皮带巷11#之间，轴向北东向，两翼倾角8°～18°，平均12°。中部为背斜构造 Z2，轴部在73801轨道巷10#与73801皮带巷9#之间，轴向北东向，两翼倾角2°～11°，平均6°.

3) 断层。根据工作面轨道巷和皮带巷揭露情况，影响工作面回采的共有断层2条，均为逆断层，且均在73801轨道巷。2条断层分别在6#前49 m和11#后4 m附近揭露，落差分别为0.6 m、2.0 m，对工作面回采影响较大。

图1 73801工作面示意图

4) 陷落柱。根据上层2#煤回采实际揭露情况，工作面分布5个陷落柱，分别为1050#(5 m×2 m)、1052#(41 m×15 m)、1053#(102 m×65 m)、1054#(80 m×66 m)、1055#(33 m×20 m).其中，1052#、1053#、1054#、1055#对回采影响较大。

1.2 工作面巷道状况影响

两巷巷道布置状况影响：73801工作面前部挑夹石区段2#煤与3#上煤层间距为2.5～3.8 m，后部托夹石区段2#煤与3#煤层间距5.0～9.3 m.轨道和皮带巷在掘送至该1052#、1053#、1054#、1055#无炭柱时，受无炭柱影响，采取托夹石施工，托夹石厚度1.5 m. 其中，工作面轨道巷回采408 m,皮带巷回采492 m，即遇到该挑夹石段。因此当工作面回采至该无炭柱时形成1.5 m的跳台。73801轨道巷、皮带巷挑夹石示意图见图2,3.

图2 73801轨道巷挑夹石图

图3 73801皮带巷挑夹石图

1.3 保护煤柱影响

73801工作面上部为72801采空区，顶板与上部采空区层间距2.6～9.3 m.上部72801皮带巷开口往里520～826 m上部为2#煤实体煤柱，即工作面回采250 m后进入该上部实体煤柱，其层间距为3.2～7.0 m，面积34 884 m2. 其中426#、1053#、1054#、1055#无炭柱和挑夹石回采区域均在该实体煤柱里。

2 煤柱下穿层过全断面无炭柱

2.1 过实体煤柱

73801工作面进、出煤柱期间调斜工作面，机头超进机尾5～8 m，掌握好头尾推进度，严禁出现窜头窜尾现象。

73801工作面进、出2#实体煤柱前后10 m区域期间顶板压力大，两巷超前支护必须按400 mm排距进行加强支护。工作面易发生滚帮，支架必须全部超前拉出。若工作面滚帮端面距超过340 mm，顶板完整时，在每道支架顶梁上上两根工字钢插梁，煤帮梁端下打单体支柱支护，单体初撑力达标，拴好防倒钢丝绳；顶板破碎时，必须在每道支架顶梁下绑丈二木做挑梁，前挑至煤壁，并在煤帮掏柱窝打单体支护挑梁另一端，挑梁上方上板梁。丈二木用完好的锚链连接在支架合适位置，锚链连接必须使用U型环并上M20的满扣螺丝，单体间拴好防倒钢丝绳，防止大面积空顶导致顶板跨落。煤壁滚帮超过800 mm、煤帮松软、顶板破碎时，必须及时采取注浆措施加固煤帮。

回采过程中机头机尾各安设一台排水能力为20 m3/h的水泵及与之匹配的开关、电缆等配电设备，且水泵要随时与排水管、开关保持连接状态，排水管距工作面不得超过50 m.

2.2 挑夹石穿层

机头、机尾各安设1台排水能力为20 m3/h的水泵及与之匹配的开关、电缆等配电设备，且水泵要随时与排水管、开关保持连接状态，排水管距工作面不得超过50 m.

距1052#陷落柱18.1 m有一穿层斜坡，陷落柱与斜坡交叉处顶板落差5.35 m.距陷落柱43 m时，从机尾79#支架开始运输机逐步放溜，每刀放溜200 mm，放一刀，平推一刀，防止溜子过度倾斜无法移溜，其余支架段跟原来顶板推进。进陷落柱前79#～69#采高不得超过3.5 m，严禁支架超高使用。顶煤破碎垮落时，需及时用木料勾顶，确保支架接顶严实。进入陷落柱后及时将采高调整为2.8 m左右，保证采煤机能正常通过。巷道与机尾缺口交叉处如出现台阶，必须用木料勾平。

过1053#陷落柱：提前10 m将陷落柱段采高调整为2.8 m，每刀保证运输机提溜100 mm，保证采煤机能正常通过。陷落柱及左侧5道支架的顶板必须高于左边正常顶板300 mm以上，平缓过度，严禁低于左边顶板，防止出陷落柱时漏顶。

陷落柱段及前后5道支架立柱的伸缩部、压力表和矿压监测装置要用皮带保护好，阀组用挡矸板保护好，防止放炮打坏液管、阀组，放炮后要及时将崩落的皮带、挡矸板捆绑好，此项工作由每班验收员负责。

检查风管的连接是否完好，发现跑漏风及时进行处理。

为防止出现支架不接顶时勾顶，系统车外备用足量的d200 mm×3 000 mm、d200 mm×4 000 mm的圆木、3 000 mm板梁及破板。

2.3 过全断面无炭柱

当陷落柱岩性较软时，为有效控制顶板，采用采煤机直接截割岩石的方法通过，此过程中采煤机司机要掌握好牵引速度，确保采煤机正常运行，截齿磨损后应及时更换，严禁强行截割岩石。更换截齿前，应将采煤机退出陷落柱，并停在顶板完好的地方进行更换，由3名采煤机司机协作完成。

当陷落柱岩性较硬时，采用风钻湿式打眼，采用1.5 m长、d22 mm的钻杆，钻头采用“一”字型32 mm钻头，眼深1 m，放炮后采煤机割松散岩石方法通过。放一茬炮，采煤机截割通过一次，陷落柱处要割直割平，确保每刀的推进度达到800 mm，以防空顶过大造成漏顶。

爆破方式，采用毫秒延期雷管串联连接，按“五花眼”布置炮眼，附炮眼布置及装药结构图。

装药方式，采用正向装药，严禁反向装药，炮眼封泥应用水炮泥，水炮泥外剩余的炮眼部分应用黏土炮泥封实。严禁用煤粉、块状材料或其他可燃性材料作炮眼封泥。无封泥、封泥不足或不实的炮眼严禁爆破。炮眼布置图，垂直布置图，水平布置图分别见图4,5,6.

图4 炮眼布置图

图5 炮眼垂直布置图

图6 炮眼水平布置图

3 结 语

综采工作面回采期间同时进行过上部2#实体煤柱、挑夹石施工，并在挑夹石施工过程中同步进行过全断面无炭柱施工。连续4个无炭柱、2条向斜构造和伴生的断层，使工作面地质条件和两巷情况趋于复杂，尤其1054#无炭柱更是贯穿整个工作面，没有完整顶板，仅凭两条巷道位置进行回采作业，难度很大。

综采工作面在煤柱下挑夹石并过全断面无炭柱期间，由于推进速度的降低，顶板及落山的周期来压均集中在工作面内，工作面顶板压力巨增，采取有效的技术措施保障了施工正常进行。未采取搬家倒面，为矿井节省了包括掘送二切眼、综采设备搬移中的安拆工程和人力。为综采工作面在复杂地质条件下，同时在实体煤柱下进行挑夹石、挑夹石段过无炭柱、过全断面无炭柱、连续过无炭柱向斜断层等施工积累了宝贵经验。

73801工作面在实体煤柱下穿层回采过程中，同时进行全断面无炭柱推进，充分增加了煤炭资源的产出，提高了综采工作面煤炭资源回采率。利用现有巷道进行井下施工工艺，降低了掘送二切眼和搬移综采设备的施工成本。

此技术的推广应用，将降低地质和人为因素的影响，可提前加强并采取有效的施工措施和工艺，保证施工的正常进行，并提高回采效率，节约劳动力。

Practice on Cross Cutting Full cross Section without Coal Pillar in Fully Mechanized Coal Mining Face

ZHANG Zhuo

The paper introduces the general situation of No.73801 working face in Duerping Coal Mine, puts forward on-site technical guidance and construction program for the crosscutting of upper part of the coal pillar, of the rock inside coal seam section, of the whole section without coal pillar, especially for the succession of the engineering, which will reduce negative impact of geological and human factors under the complicated geological condition, and effective construction measures and processes will be taken in advance to strengthen the production organization, to guarantee the normal production process. The application improves the recovery rate, provides practical experience for those under the similar mining condition.

Fully mechanized coal mining face; Physical pillar; Cross cutting rock inside coal seam section; Whole section without coal pillar

2016-12-30

张 卓(1986—)，男，山西昔阳人，2013年毕业于中国矿业大学，工程师，主要从事煤炭开采技术研究工作

(E-mail)63940360@qq.com

TD823.4+8

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1672-0652(2017)01-0020-04