综采工作面过煌斑岩回采方案优化

王雪龙

（晋能控股煤业集团马脊梁矿，山西 大同 037001）

1 概述

马脊梁矿8107 工作面北东依次为盘区皮带巷、盘区辅助运输巷、盘区回风巷，南东为8105 工作面采空区，北西及南西为实煤区，上覆7#、11#、14-2#及14-3#层为本矿采空区。8107 工作面沿煤层底板布置，工作面运输巷2519 m，回风巷2603 m，开切眼243 m，可采走向2439 m，煤层均厚6.20 m。工作面回采煤层为C3#层，厚4.65～8.33 m/6.20 m，含3～7 层夹矸，厚0.15～0.65 m，夹矸岩性多为碳泥岩、高岭岩，煤层平均倾角1.5°，属近水平煤层。8107 工作面采用综放工艺。根据8107 工作面回风顺槽掘进地质资料显示，工作面尾部650～720 m 段进入煌斑岩侵入区，煌斑岩侵入工作面倾向长度为54 m，侵入煤层厚度为3.9～5.4 m，如图1。煌斑岩主要以角闪石、黑云母为主，呈岩墙特性，岩体硬度为7，与煌斑岩胶结处煤体硅化现象严重。

图1 8107 工作面过断层区导硐施工平面布置图（m）

2 回采方案对比分析

为了保证工作面安全快速过煌斑岩侵入区，提出了三种回采方案[1-5]，进行对比分析。

2.1 方案一：新开切巷跳采法

1）在8107 工作面730 m 处新开一条切巷，切巷长243 m，宽10 m，切巷采用爆破施工工艺，施工期间利用2107 巷安装的带式输送机作为主运输系统。新开切巷施工完后将原切巷内设备搬迁至新切巷内，然后在新开切巷后方5.0 m 处头尾顺槽施工密闭墙，将煌斑岩及其煤柱直接甩入采空区内。

2）跳采法回采时工作面不受黄斑岩影响，但是工作面掘进工程量大，增加巷道掘进成本费用240万元；新开切巷、设备搬家、安装预计施工周期为51 d，回采效率低。跳采时，煌斑岩侵入后形成的“刀把”煤柱无法回采，煤柱损失量达13.16 万t。

2.2 方案二：爆破强行破岩法

1）对工作面煌斑岩区布置松动爆破钻孔，共计布置三排钻孔，钻孔间距为1500 mm，排距为1000 mm，钻孔深度为1.0 m，全断面布置96 个钻孔。钻孔内填装矿用乳化炸药及毫秒延期电雷管，每次爆破5 个爆破孔。松动爆破后采用采煤机继续回采。

2）松动爆破法回采工艺减少了工作面掘进工程量及搬家，但每个循环布置爆破孔数量多，装药量大，爆破成本费用高。单循环爆破时间为6.0 h，每天回采速度不足2.0 m，过煌斑岩预计用时39 d，回采效率低。

2.3 方案三：导硐法回采工艺

1）在工作面101#支架前方施工1#硐室，硐室长度为75 m，施工到位后按设计向回风顺槽方向拐弯施工2#硐室，硐室施工到位后与5107 巷贯通（回风顺槽），从而将黄斑区直接圈出，如图1 所示。然后将101#-131#支架搬移至2#硐室内，缩短工作面后，采用采煤机对“刀把”煤柱进行回采，工作面推进70 m 后与2#硐室对接安装。

2）导硐法增加工作面掘进巷道长度为120 m，但可直接将煌斑岩区圈出甩入采空区内，同时可对“刀把”煤柱实现回采，提高煤柱回采量。采用该方法回采时，工作面过黄斑岩区预计用时27 d。

综上所述，从工作面回采效率、回采安全以及经济效益等方面考虑，决定采用导硐法回采工艺过f2煌斑岩区。

3 导硐法回采施工工序

3.1 导硐施工工艺

1）首先在101#支架前方煤壁施工1#硐室，硐室长度为75 m，宽度为3.0 m，高度为3.5 m，采用爆破施工工艺。在工作面安装一部矿用新型隔爆型耙岩机与工作面刮板输送机联合出煤。

2）1#硐室施工到位后，按设计拐弯施工2#硐室。2#硐室施工长度为50 m，宽度为5.0 m，高度为3.5 m，施工时在1#硐室内安装一部SSJ-80 型带式输送机与刮板输送机搭接联合出煤。2#硐室施工到位后与回风顺槽贯通。

3）在101#～131#支架前方施工一条临时拆卸通道，回撤通道长度为50 m，高度为3.5m ，宽度为4.0 m，主要用于刮板输送机机尾拆卸以及尾端支架调向、回撤。

3.2 导硐后回采工艺

1）1#、2#硐室施工到位后，在工作面回撤通道、绞车硐室以及2#硐室煤壁侧中部分别安装一台JSDB-25 型双速绞车，在回撤通道底板处施工10 组拉架锚杆。

2）拉架前先断开100#支架前方刮板输送机，将尾端刮板槽、电缆槽、刮板链拆卸并搬运至2#硐室口前方设备储存硐室内；将机尾移至101#支架前方与断开后的刮板输送机重新对接，从而缩短刮板输送机长度。

3）刮板输送机缩短后，采用回撤通道双速绞车及拉架锚杆先将100#支架拉出并调向，然后通过支架车拉至2#硐室口处，利用2#硐室内绞车相互配合将支架安装至指定位置。依次类推直至工作面尾端100#～131#支架全部搬运至2#硐室内。支架搬运后对工作面尾端空顶区采用木垛、单体柱进行临时支护，如图2。

图2 工作面及硐室设备回撤、安装示意图（a →b→c→d）

4）尾端支架回撤完成后，对1#～100#支架前方“刀把”煤柱进行短刀回采，单刀割煤深度为0.7 m，工作面每推进10 m 对1#硐室内木垛进行回撤，工作面回采70 m 后与2#硐室对接，重新对接刮板输送机，工作面继续正规循环回采。

4 导硐支护工艺

4.1 1#硐室围岩支护

1）1#导硐顶板采用JW 型钢带、锚索、木垛、钢筋网联合支护。JW 型钢带长度为3000 mm，钢带上布置4 个锚索支护孔，孔间距为900 mm，钢带布置排距为1000 mm；锚索长度为4500 mm，直径为17.8 mm，每施工2 排锚索布置一排长度为8300 mm、直径为21.8 mm 锚索，每排2 根，间距为1800 mm，如图3。顶板采用的钢筋网每片长度为1500 mm，宽度为1100 mm，采用直径为6 mm圆钢编制而成。

图3 导硐区域围岩支护断面示意图（mm）

2）1#硐室位于煤柱侧巷帮采用玻璃钢锚杆、注浆锚杆联合支护。玻璃钢锚杆共计布置3 排，排距为1200 mm，间距为1000 mm。在第一排与第二排玻璃钢锚杆之间施工一排注浆锚杆，注浆锚杆杆体为玻璃钢材质，采用水泥、水玻璃混合浆液作为注浆材料。玻璃钢锚杆以及注浆锚杆外露端采用直径为25 mm 玻璃钢托盘预紧。位于煌斑岩侧巷帮采用长度为2000 mm、直径为20 mm 螺纹钢支护，支护排间距与玻璃钢锚杆相同。

3）为了防止回采动压影响，在1#硐室内支设一排木垛作为临时支护。木垛采用长度为2000 mm、宽度为150 mm 道木搭设而成，道木呈“井”字形布置，木垛沿巷道走向布置，排距为10 000 mm，共计布置8 组木垛。

4.2 2#硐室支护

1）2#硐室顶板采用“JW 型钢带+锚杆（索）+锚索吊棚”联合支护。顶板JW 型钢带长度为4000 mm，钢带上布置5 根长度为2500 mm、直径为22 mm 左旋无纵筋螺纹钢锚杆，锚杆布置间距为900 mm，排距为1000 mm。顶板每3 排钢带布置一排单锚索，锚索长度为8300 mm，直径为21.8 mm，间距为1300 mm。锚索外露端采用长度及宽度为300 mm 托盘预紧。

2）2#硐室煤壁侧巷帮采用玻璃钢锚杆支护，并铺设柔性纤维网。玻璃钢锚杆布置3 排，排距为1200 mm，间距为1000 mm。位于煌斑岩侧采用螺纹钢支护，与1#硐室巷帮支护参数相同。

3）由于煌斑岩侧煤体出现硅化现象，为了保证后期支架安装施工安全，在2#硐室顶板施工一排锚索吊棚。吊棚沿2#硐室走向布置，吊棚距煌斑岩侧巷帮距离为500 m，吊棚由长度为3500 mm 工字钢梁和2 根长度为4500 mm、直径为21.8 mm 锚索组成，锚索吊棚布置间距为1.0 m。

5 效果

2021 年3 月21 日8107 工作面已通过了煌斑岩区，对过煌斑岩区回采工艺优化后，取得了以下显著应用成效：

1）采用导硐法过煌斑岩区减少破岩量6240 m3，提高了“刀把”煤柱回采量8.7 万t。过煌斑岩区平均回采速度为5.4 m/d，工作面过煌斑岩区用时22 d，比预计周期提前了5 d 完成。

2）对导硐内围岩采取联合支护技术后，工作面在后期支架、刮板输送机搬家、安装以及刀把煤柱回采过程中未出现顶板破碎、断裂现象，能够满足工作面多次搬家及回采动压需求。

3）采用导硐法过煌斑岩区，避免了煌斑岩区岩体硬度高、侵入面积大，采煤机硬过时设备故障率高、效率低等难题，为其他采煤工作面过类似地质构造提供了实践依据。