綜采工作面底板下潛后的維護開采技術

張 強

(新汶礦業集團有限責任公司鄂莊煤礦)

山東能源新礦集團鄂莊煤礦于1982年7月正式投產，礦井設計生產能力90萬t/a。在煤礦生產中，由于工作面地質條件的變化，部分巷道在掘進階段因個別地段頂板破碎，支護困難，采取了傳統的全巖推采方法，即上找堅硬頂板，有利于頂板支護的方式進行掘進，將煤炭留在了底板以下。但該方法制約了礦井產量，縮短了設備使用壽命。為此，探討了底板煤的開采技術，克服了丟底煤采全巖，回收率低，產量低，設備磨損嚴重、壽命縮短的問題，實現了煤炭資源回收的最大化。

1 工作面概況

1.1 工作面位置及范圍

鄂莊煤礦6403工作面位于－530 m水平六采區03階段，開采4煤層。該工作面東至604南翼運輸巷，西到6403邊界切眼，南到6403軌道巷，北至6403運輸巷。

該工作面西部為煤層變薄帶，北部6404(里)工作面和南部6402工作面已回采結束，上覆2煤層沉缺變薄不可采，下伏六采區7煤層和四采區11煤層正在開拓，尚未開采。

1.2 工作面參數

6403工作面平均走向長度1465 m，傾斜長度132 m，面積 193380 m2，煤厚 1.8 m，傾角 5°，工業儲量 47.7 萬 t，可采儲量 45.3 萬 t。

1.3 煤層頂底板

(1)基本頂為灰白色中粒砂巖，厚度18 m，成分以石英為主;次為長石，鈣質膠結，致密堅硬，不易冒落，基本頂評定級別為Ⅱ級。

(2)直接頂為淺灰色粉細砂巖，厚度0～10 m，平均約6 m，成分以石英為主，次為長石，鈣質膠結，較堅硬，易冒落，節理裂隙較發育，直接頂評定類別為2b。

(3)底板為泥巖，厚度0.5～1 m。淺灰色，粉砂質，無層理，較堅硬，不易變形。底板允許比壓為26.5 MPa，單向抗壓強度為39.27 MPa，底板評定類別為Ⅳ類。

1.4 巷道布置

(1)軌道巷。6403工作面南側為6403軌道巷，沿4煤層頂底板布置，巷道標高 －489.5～－538.84 m，沿巷道中心線頂板敷設單軌吊鋼梁。該巷道用于工作面的行人、進風和運料。

(2)運輸巷。6403工作面北側為6403運輸巷，沿4煤層頂底板布置，巷道內布置1部SGB620/40T型接面刮板輸送機、2部DSS100/63/2×75型皮帶機。巷道標高－461.2～－538.9 m，該巷道主要用于煤炭運輸及回風。

1.5 采煤工藝

采用走向長壁后退式采煤法，全部垮落法管理頂板。MG180/435-W型采煤機落煤、裝煤，SGD-630/264B型刮板輸送機運煤，ZY3200/09/21型支架支護頂板。采高1.80 m，循環進度為0.6 m。

2 開采方案

6403軌道巷1100 m至1400段煤層在底板下面，最深處煤層距巷道底板7.5 m，平均4.0 m。當工作面由切眼推采115 m時，溜尾段出現全巖，溜尾推采至10 m時，工作面揭露全巖達到60多節。

為維護推采，根據電纜、管路及頂板的實際情況，決定采用下潛找炭，上縮溜尾，留煤柱間隔打出口，后維護推采的方式進行組織生產。

3 技術方案的實施

上縮段及后維護段支護見圖1。

圖1 上縮段及后維護支護示意(單位:m)

3.1 上縮段支護

上縮溜尾后，高度不低于1.8 m，上縮段柱、梁按走向支設三排正規支柱，柱排距1.0 m，并在軌巷下幫至后維護段切頂排壘砌矸石袋，確保壘砌嚴實。

3.2 后維護段支護

(1)后維護推采過程中，溜尾處機窩始終超前工作面煤壁2.0～3 m，高度不低于1.8 m。沿走向段距上幫2.4 m范圍內支設3排單體支柱，配HDJA-1000型金屬鉸接頂梁，聯合錨網(塑料雙抗網)帶支護頂板。3排柱梁支護規格為:開寬上幫，一排距第3排不小于1.8 m，中間和下幫一排排距不小于1.0 m，作為人行道。頂板及巷幫鋪設塑料雙抗網，在每條頂梁上方按傾向放兩根錨桿，將雙抗網挑在頂板上。

(2)工作面最下端支架后方隨推采隨壘砌袋裝矸石，矸石袋壘砌時傾向寬度不小于2.0 m，壘砌時要壓茬，必須與上縮段矸石墻嚴密接實，壘砌進度與切頂排保持平齊。要先壘砌老空側后壘砌人行道側，矸石墻要壘砌嚴密，防止風流通過采空區泄露瓦斯。壘完后再打一排柱距不大于1.3 m的貼幫支柱，加強支護，矸石袋距支架不大于0.5 m。

(3)若頂板破碎或壓力大時，可根據實際情況采用錨網帶支護。頂板補打錨桿必須在3排柱梁的掩護下進行，錨桿間排距為1.0 m×1.0 m，下幫采用錨網 +鋼帶片護幫，錨桿間排距為 0.8 m×1.0 m，上側錨桿距頂板0.3 m。頂板破碎時后維護段不宜過長，保持在30 m范圍內，補打安全出口與軌道巷預透。

4 安全出口施工

出口斷面永久支護見圖2。

圖2 新出口斷面永久支護(單位:mm)

(1)補打安全出口位置。溜尾煤壁向外1.5 m為巷道中線，按方位145°開門，傾斜掘進，巷道凈高不低于1.8 m，凈寬不低于2.4 m，采用矩形斷面掘進，掘進6 m與軌道巷預透。采用炮掘，人工攉矸。

(2)支護方式。頂幫采用錨桿+W鋼帶+網支護，錨桿間排距為800 mm×800 mm。錨桿錨固力不小于100 kN。使用金屬網或塑料雙抗網，預透處采用一梁四柱的工字鋼或(或л型鋼)加強支護。

(3)運輸。采用人工攉煤矸，經面溜子通過6403運輸巷皮帶，由原煤運輸系統運至六采矸石倉。

(4)出口預透后開始回撤后維護支護，后維護支護回撤完后再回撤軌道巷支護，當回撤到距新出口2 m處時壘好矸石袋墻，打好關門柱子。

5 下潛后維護開采效果及效益

工作面底板煤段走向長300 m，于2012年4月份開始推采，7月份開采完畢，成功采出煤炭12.6萬t，按60節全沿扣除6 m煤柱推算，可多出原煤8.4萬t，少出矸石11.5萬t，取得的經濟效益十分顯著:①新增產值，年直接增加企業產值2250萬元;②減少矸石上井運輸費用95.6萬元;③單體租賃費、錨桿、鋼帶、雙抗網支護費用4萬元。

該技術的實施增加企業產值共計4291.6萬元。

6 結語

綜采工作面底板煤下潛后維護開采技術的應用，解決了丟底煤全巖推采，多出優質煤炭8.4萬t，提高了煤炭采出率，少出矸石量11.5萬t，減輕了提升壓力，減少了矸石運輸提升費用，為類似條件下的煤礦開采提供了技術參考，具有極高的推廣應用價值。