浅谈构造复杂地区综采工作面的设计优化

付庆伟

摘 要：文章通过对受断层影响的21002综采工作面进行设计优化，提高了资源回收率，实现了技术上先进、安全上可靠、经济上合理的要求，为今后类似条件下综采工作面合理布置提供了一定的技术基础。

关键词：构造复杂；综采工作面；设计优化

中图分类号：TD822 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）24-0104-02

工作面开采设计是生产矿井技术管理的基础工作，它的内容就是根据煤层地质条件及矿井系统能力、技术装备和管理水平，合理确定工作面回采工艺参数及设备配套参数。它对于编制矿井采掘衔接、指导井下采掘技术管理，都具有非常重要的意义。而对于地质构造复杂的矿井，煤层地质条件的赋存情况将成为影响工作面设计的主要因素。

1 概述

冀中能源股份有限公司东庞矿是一座年产4.20Mt/a大型现代化矿井，采用立井-暗斜井多水平開拓，矿井共分-300、-480、-579三个水平。主采为2#煤层，煤层平均厚度4.5米。

中部断裂带位于井田中部，由8条断层组成。落差大于30米的有5条，地质条件相当复杂。从工作面回采情况来看，断层带内地层断褶错杂，羽状裂隙发育。断裂带派生与伴生断层发育，并伴有隐伏断层，对掘进有较大影响。因此，如何在构造复杂地区使工作面避开断层影响，降低万吨掘进率，使工作面设计达到最优化，是设计人员研究与探讨的难点。

2 影响工作面设计的主要原因

中部断裂带地质构造特别复杂，致使工作面设计形状不规则，需要采用对接、续减支架、调采等特殊开采工艺，而且在巷道掘进过程中，要根据实际情况及时修改设计。巷道布置需要穿过断层，影响了巷道掘进速度，并且给回采带来困难，影响煤质。

由于地质构造的复杂性，致使工作面万吨掘进率增加。21002工作面万吨掘进率为28.5m/万t，比正常条件下的工作面万吨掘进率增加了一倍，造成矿井采掘接替紧张。

3 综采工作面原设计状况

21002综采工作面位于矿井的中部，中部断裂带落差30m的F3断层和落差110m的 F5大断层之间，该工作面地质条件非常复杂，主要表现为断裂构造与褶曲构造，断层控制程度较低，该区掘进前已做精确的地面电法探测和三维地震探测，预测面内F3、F5及F14断层派生与伴生断层发育，隐伏断层发育，对掘进有较大影响。由于两断层基本沿煤层倾向发育，煤层倾角较缓3°～14°，因此设计为倾斜开采综采工作面。为了探明断层摆动及探查21002工作面内部构造情况，首先掘进21002工作面探巷及上巷。在探巷的施工当中，探明F3断层位置，根据揭露实际情况及时修改工作面设计， 21002工作面下巷平行与上巷布置，为保证工作面顺利圈定，原则上滞后上巷掘进，如图1所示。

4 优化设计方案及实施

21002工作面探巷掘进140m实际揭露一条F3大断层的伴生断层北f177，落差12m，根据这一情况，对原工作面设计进行优化，将断层甩在面外，并且为保证上巷掘进期间避免受F3及其伴生断层影响，尽量使巷道直线布置便于回采期间管理，上巷与断层之间留有10～40m煤柱。同时上巷与F3断层间的煤炭资源如何回收？又是一个摆在设计人员面前的一个难题，如果21002工作面回采完毕后，断层间煤炭资源将无法回收，针对这一问题，通过钻探及巷探方法摸清F3断层摆动情况，通过设计850m补上巷方式将断层间煤炭资源带采出来。该面最终通过优化设计后，面长最长增加到260米，是目前东庞矿最长的综采工作面，虽然工作面万吨掘进率有所增加，但是将一条超过10m断层甩在面外，并提高了资源回收率，多回收F3及Ff177断层间煤炭资源10万t（图2所示，阴影部分为带采部分），为企业和社会取得了较好的经济效益，在回采断层间煤柱工艺中很值得推广运用。

5 构造复杂地区工作面设计优化途径

5.1 采用多种勘探手段，加强探测准确性

采取地面电法探测、三维地震探测和钻探等综合勘探手段，基本上摸清了该区域的地质构造状况。但在21002上巷掘进过程中，遇到了一些隐伏及伴生断层，如直接影响到工作面巷道布置。所以在构造复杂地区布置工作面还应对特殊地段采用巷探这种最直接的方式为工作面设计提供最准确的地质资料。

5.2 积极研究应用开采新工艺，提高资源回收率

要提高资源回收率，这就需要我们在研究不等长综采工作面回采工艺，采用续减支架、对接、调采等特殊工艺，最大限度的解放断层间的呆滞煤量。

5.3 掘进过程中边掘边探，及时优化工作面设计

井田中部断裂带断层构造摆动幅度较大，在巷道掘进过程中，揭露出的实际位置与预计位置会有些误差，直接影响了工作面的布置。因此在掘进过程中应该采用定向钻机钻探、物探、巷探等综合勘探手段，采取边掘边探的施工工艺，摸清周边断层构造，及时修改完善工作面设计。

5.4 采后分析及总结

工作面回采完毕以后，对已经掌握的地质资料要及时认真分析、总结，寻找规律，为相邻工作面的开采设计提供可靠的地质资料。同时也要对工作面开采设计综合分析，总结经验，为构造复杂地区工作面设计提供参考资料。

6 结束语

在地质条件复杂地区布置工作面，前期必须增加地质勘探投入，才能降低万吨掘进率，使工作面设计达到最优。巷道布局是生产和安全的源头，科学、规范、合理的设计，能够从本质上提供安全的作业环境，提高劳动生产效率，提升矿井的经济效益。

参考文献：

[1]刘金峰.综放在复杂构造地区应用的可行性[J].河北煤炭，1994（03）.

[2]李剑锋.综采放顶煤高产高效技术设备研究与实践[J].煤矿机械，2004（07）.endprint