池坪芦坑煤矿褶曲煤层开采技术探讨

（福建省永安煤业有限责任公司 福建永安 366000）

0 引言

永安煤业公司池坪芦坑煤矿出露地层有二叠系下统童子岩组、上统翠屏山组，以及侏罗系下统梨山组、上统长林组。

区域内褶皱较发育，总体构造形态复杂，其两翼次级褶曲发育，常见倒转现象，“轴”部走向为北东向，接触面呈波状，倾角较缓，角度在10°～30°之间。有必要研究现有开采方案，提高井下煤炭资源回采率。

1 矿井煤层的特点

1.1 构造特点

（1）池坪芦坑煤矿煤系地层总体为不对称、宽缓的背斜构造。褶皱轴部及其附近构造极其复杂，煤层大多平缓，总体呈上下起伏现象，次一级构造褶曲及断层发育，而宽缓的背斜构造其两翼产状相对较稳定。

（2）矿井次一级的小褶皱表现为不协调褶皱与“之”字形褶皱。

1.2 煤层特点

（1）矿井现有101 采区、103 采区井下实际揭露显示，煤层总体倾向南东，倾角一般为10°～25°，围岩相对较完整，煤层稳定性及连续性均有一定规律，宽缓的背斜构造两翼是矿井的主要采煤块段。

（2）矿井煤层构造形态多样，煤层稳定性差，局部煤层倾向上形成倒转。池坪芦坑煤矿103 采区+720 m E2 石门15#N煤层开采揭露显示，煤层局部增厚，并形成倒转，给煤层开采带来一定的困难。

2 褶曲煤层开采技术

2.1 开采存在问题

（1）开采褶曲煤层，经常会遇到上一个班采面打眼时煤厚≥1.0 m，下一个班就会遇到迎头段煤层已变薄、尖灭，容易造成倾向上煤层丢失。

（2）运巷施工时，揭露煤层倾角小，煤厚小于0.3 m，容易误判为不可采煤层。

（3）褶曲煤层倾角变化大，工作面支护方式改变不及时，容易形成安全隐患。

（4）开采褶曲煤层，煤层连续性缺失，稳定性较差，无法形成正规采面。

2.2 开采技术探讨

（1）在进行采面布置之前，根据巷道揭露围岩产状、周边钻孔揭露情况，认真分析下运巷揭露的地质构造情况、产状要素，查清褶曲构造对煤层影响，预测工作面将会遇到的褶曲、裂隙和伪顶底等情况，提前做好工作面防范措施。

（2）结合该块段煤层地质构造分析，采煤过程中倾向上施工遇煤层压薄或尖灭现象时，沿正倾向方向沿煤破底板留顶板进行破眼施工。破眼施工的布置是关键，现场施工回采上山时必须对煤层顶底板地质构造情况十分了解，分斜坡的布置是辅助，回采上山掘切眼至上运巷，该区段内煤层赋存情况已基本揭露。根据揭露情况，进一步推测倾向上煤层的赋存情况，以确定该块段煤层回采巷道的布置。

（3）遇倾向褶曲构造时回采上山的布设。布置回采上山在煤层的底板上，在巷道揭露煤层的最低点位置开口，采用破底板留顶板的方式沿正倾向施工（切眼坡度大时采用伪斜施工，切眼坡度控制在25°～28°左右），掘进切眼刚好穿过褶曲构造煤层的最底端但又不破坏煤层顶板，非跟煤段则沿底板掘进。见图1。

图1 褶曲煤层构造回采上山布置示意图（剖面图）

（4）遇倾向上褶曲构造时分斜坡的布设。采煤工作面回采上山施工到位以后，在回采上山的每个见煤点以全煤眼的方式分别往两侧方向施工分斜坡。分斜坡开口后应视褶曲轴向坡度情况合理布置分斜坡施工方位。

（5）煤层走向遇褶曲构造采面布置。首先将采面回采上山布置在褶曲轴部，进而将采面分斜坡往轴两翼伸展，完成对两翼煤层的回采。遇单一的背斜构造时则将主斜坡布置在两翼的底部，采面分斜坡向上伸展实现单翼开采，尽可能多采出煤量，提高煤炭资源回收率。见图2。

图2 褶曲煤层构造回采上山布置示意图（剖面图）

2.3 应用情况

（1）池坪芦坑煤矿101 采区+620 m E2C15N2 采面（见图3），运巷揭露该块段煤层受褶曲构造影响，煤层走向次级褶皱发育，倾向上会有局部的起伏，煤层不连续，厚度有涨厚夹薄变化，存在局部小错动。开采范围无断层，煤层条带状结构，半亮型，平均煤厚0.75 m。原工作面回采高程至+655.8 m，未与老采空区贯通，采面亦未贯通上运巷形成上出口。

图3 101 采区+620 mE2C15N2 采面布置平面图

（2）该工作面2020 年1 月份在向斜轴部施工回采上山，遇煤层平坡安装链板机出煤。该采面共安装7 台链板机，小眼施工斜长超百米。高程施工至+664.3 m，工作面沿向斜构造打眼往两翼施工分斜坡。往右侧施工分斜坡，分斜坡施工遇直立煤层，及时采用架棚支护，棚距控制在0.8 m，采用超前探眼贯通上运巷。往左侧沿煤施工分斜坡贯通原老采空区，提高采面回采率。该工作面至11 月已回采7 230 t，预计回采至2020 年12 月，回采煤量预计约9 000 t。

（3）101 采区+580 mE2C15N 采面，原采空区回采高程+596.9 m-+600.2 m，原采面迎头段遇背斜构造，背斜构造另一翼煤层无法回采。生产股制定方案，在101 采区+580 m E2 石门指定位置开口破眼，破眼高程至+602.2 m 见煤，沿煤往西南方向缓坡下山施工高程+591.7 m，安装三台链板机往上出煤，从2020 年3 月采面回采至2020 年9 月，回采煤量4 723 t。

3 开采措施

3.1 支护技术

（1）工作面回采褶曲煤层：池坪芦坑煤矿在掘眼过程中，支护方式布置在顶板岩性好且完整时，跟煤段掘眼采用戴帽点柱支护，顶板变差时（顶板不完整、节理发育、裂隙、破碎等）必须采用架棚支护，非跟煤段切眼煤层底板遭破坏后形成的危矸必须及时撬干净，穹隆顶必须采用大材径材料并采取架棚支护，顶帮过实背紧，防止掉顶事故的发生。

（2）煤层薄厚变化大，就要挑顶或卧底并在其附近加打木垛。

（3）采煤工作面留底煤开采时，支柱需“穿鞋”。

（4）开采厚煤层的工作面支护：采取见顶留底的开采方式，小眼应顺煤包边缘掘进，高度控制在1.5 m 左右，采用架棚支护并穿鞋，棚距小于1 m，材径不得小于φ14 cm，两帮、顶要背紧、背实。

3.2 运煤方式

开采向斜轴部煤层，遇煤层倾角较小时的施工，坡度在5°～15°，采用链板机进行运煤。池坪芦坑煤矿在超斜面长工作面采用多台链板机接力运煤。101 采区+620 m E2C15N2 采面采用7 台链板机出煤，103 采区+660 m W1C15S 采面采用10 台链板机出煤。

4 结论

开采褶曲构造煤层应结合该块段煤层地质构造分析，合理设计回采上山施工方案，工作面按设计进行施工，为确定该块段煤层下一步开采方案提供可靠的依据，确保工作面回采作业连续性强，在复杂的煤层开采中形成正规回采工作面。