煤矿掘进工作面作业规程 [告成煤矿13141工作面跨采可行性研究]

　　【摘 要】通过对跨采巷道围岩变形规律的研究，为回采工作面煤层底板巷道的布置、支护方案的设计、维护方案的确定提供了依据，为类似条件下的跨巷方案的实施积累了经验，减少了煤柱损失，实现了安全生产。
　　【关键词】采煤工作面;跨巷;开采
　　1、概述
　　告成矿区位于河南省登封市境内，面积34.1km2，开采标高为+150m至-600m。设计生产能力90万吨/年，核定生产能力120万吨/年。目前开采二叠系山西组底部的二1煤层，由于受滑动构造影响，使告成矿区二1煤层顶底板特别是顶板岩石极为破碎。随着开采年限和深度的增加，为了缓解工作面接替紧张的局面，计划在13141工作面进行了跨巷道开采大巷保护煤柱。为保证工作面跨巷开采的顺利进行，有必要对工作面跨巷开采的可行性进行可行性研究。
　　2、跨采工作面的情况
　　13141工作面位于13采区北部，工作面北为已回采的13151工作面，南临已回采的13131工作面采空区，西接-100回风大巷和-110运输大巷，东至告成井田浅部井田边界，工作面设计东西走向长574米，倾斜宽114米，面积65436米2，工作面地面对应标高+339～+361米，工作面埋深310～400米。
　　13141工作面普遍受滑动构造影响，煤层顶板全部为滑动构造破碎带，厚度15～20米，相对工作面其它区域滑动构造破碎带厚度小，其上覆地层为三叠系圈门群一段含水层，该含水层富水性强，补给充足，在13131皮带巷掘进至开口向里80米左右发生顶板突水，最大涌水量达60m3/h，后来试图对该巷进行恢复，但由于巷道顶板水和巷道压力大等原因决定停止施工该车场，从13151轨道车场施工辅助巷来解决13131皮带巷运输和通风问题。后13141工作面在掘进轨道巷时，为简化生产过程中的运输系统，准备在13131辅助巷开口由上向下施工13141轨道巷车场，向下掘进30米后巷顶涌水量变大，掘进至35米时，巷道顶板淋水达30m3/h，巷道压力增大，压跨迎头巷道，结合该巷实际掘进情况和该巷水文地质条件分析，该巷目前还不具备恢复生产的条件，只能利用13131工作面切巷扩修至13131轨道巷车场解决13141轨道巷运输和通风问题。按照告成矿井初步设计，告成矿-100运输和回风大巷保护煤柱为巷道外推40米，但由于该区域受顶板水影响，13141轨道巷实际留设煤柱70米，另一侧煤柱留设正常，以6.0米煤厚计算，仅13141工作面就占有煤量达3万吨左右。
　　经过3#顶板疏水巷和13151工作面对13采区北部顶板水进行有效疏放，13141工作面回采时顶板水位已降至+72左右，此时13141轨道巷车场恢复已具备条件，另一方面由于矿井接替紧张，仅解放13141工作面3万吨储量只能解决告成矿13141工作面不到1个月的接替问题，但如果能跨过-100回风大巷回采至车场变向口就能多增加回采煤量6万吨，加上受水影响的3万吨共计9万吨，可以缓解采煤一队2个月的生产接替问题，为做好该工作面的跨巷回采工作，提前对该工作面的跨巷回采工作进行了论证。
　　3、跨采巷道岩性及方案实施前巷道支护现况
　　-100回风巷：13141上付巷回风联巷口以外30m长，巷道中上部位于L8灰岩下部的沙质泥页岩，其余巷道全断面为L7灰岩。13141上付巷回风联巷口前后各20米段和原13131上付巷回风立井5m段巷道变形，其它各处均完好，但巷道内淤煤较多。巷道实测尺寸为：巷高2.8-3.2m，巷宽4.2-4.3m（不含上述变形段）。
　　-110运输大巷：13141上付巷煤仓以里30m，以外25m共55米巷道上部为L8灰岩下部的沙质泥页岩。其余巷道全断面为L7灰岩，巷道变形量不大。
　　回采期间回风大巷将承受一段采动动压影响，由于推进方向与巷道基本垂直，该采动动压比较强烈，但时间较短。运输大巷主要承受采后静支承压力影响，由于有30-35m的保护岩柱，基本上避开了支承压力峰顶，预计会有缓和矿压显现。两巷影响范围为工作面长114m对应区域基础上外延25m左右。
　　4、跨采巷道的加固方案
　　4.1 -100回风大巷加固方案
　　（1）对13141回风联巷40m变形段采用12m2U型钢铺金属网、喷50mm浆进行扩修，棚距0.8米（压力大时，适当增加棚距密度）。
　　（2）架棚期间，顶部不上拉杆，矿压明显时，再采用打点杆方法加固巷道，施工期间，坚持使用超前支护。
　　（3）对将受采动影响的其它地段先打锚索加固，再用12m2U型钢套棚临时加强支护，棚距1.0m，所架梁腿必须站在实底上，加固这段巷道期间，原则性不动帮顶，直接架棚加固，如有变形、离层的地点可以进行扩帮或挑顶。
　　（4）锚索加固：锚索长4m，间距为1.6m，排距2.4m，分别均匀布于巷顶、二码、腰线处，每排共布置5个孔。每根锚索装树脂药卷5卷，锚索盘尺寸：0.3米×0.3米。
　　（5）回采期间加强巡巷，对动压明显地段再采取加密U型钢支护或打点柱作补充加强支护。
　　（6）待回采结束后观察半年，对巷道变形严重段进行锚网喷加固支护，并对其进行注浆加固。对变形不严重但已有裂纹的巷道，先拆除U型钢支架，素喷浆后对其进行注浆加固处理。
　　4.2 -110运输大巷加固方案
　　运输巷对可能受采动影响的地段全部采用锚网喷进行加固，喷层厚度50—100mm。
　　5、矿压观测方案
　　为了掌握巷道围岩运动变化规律，在-100回风大巷内布设共17个观测点进行表面位移观测，求得巷道顶板位移量及位移速度。通过收集来的顶板位移数据等参数利用EXCEL进行数据处理。并以顶板位移变化量及其相应的变化速度为纵坐标，以工作面距-100回风大巷的水平距离为横坐标，以工作面初采时距-100回风大巷的距离130m为初始横坐标，并定为负值，随着工作面的推进逐渐增大，当工作面推进至-100回风大巷上方时为0，当工作面跨采巷道时增大为正值，直至工作面回采结束。
　　6、经济效益分析
　　13141工作面跨巷回采后可多回收煤炭资源9万多吨，按每吨500元计可实现销售收入4500万，扣除进巷和巷道维护费用500万，创收4000万元，其次缓解了告成煤矿短期内的生产接替问题。
　　7、结语
　　通过对跨采巷道围岩变形规律的试验研究，为底板巷道的布置、支护方案的设计、维护方案的确定提供了依据，为类似条件下的跨巷方案的实施积累了经验，减少了煤柱损失，保护了重要设施。
　　作者简介
　　栗占有（1963- ），男，河南登封人，工程师，注册安全工程师，长期从事煤矿生产技术管理工作。