71511综采工作面过冲刷带工程实践

2019-07-30郭卫星

山东煤炭科技 2019年7期

郭卫星

（阳泉煤业（集团）股份有限公司二矿，山西阳泉 045008）

冲刷带是矿井工作面回采过程中一种常见的地质构造，由于冲刷带的岩层强度较煤层大得多，因此会对工作面机械化采煤产生直接影响[1]。当冲刷带厚度较薄时，可以利用采煤机滚筒截割前进；当冲刷带厚度较大，则需要先采用浅孔爆破对冲刷带岩层进行松动[2-4]。研究分析综采工作面过冲刷带工程实践，对矿井开采技术和经济效益方面都具有重要的意义[5-6]。以阳泉煤业二矿71511工作面为工程实践，研究了工作面过冲刷带的方法与技术，通过该方法既提高了工作面经济效益，也为日后类似工作面过冲刷带提供了经验。

1 工作面概况

阳泉煤业二矿71511工作面地表位于桑掌村以南、五亩垴以北一带，地形沟谷纵横。工作面东部为71512工作面，南部为十五采区准备巷，西部为71509工作面采空区，北部为十五采区后配巷。工作面所采煤层为3号煤层，煤层倾角3～15°，平均倾角为9°，平均厚度为2.16m，距底板0.8m左右有一层夹矸，平均厚度为0.1m，岩性为炭质泥岩。3号煤层直接顶板为泥岩厚度0.18m、砂质泥岩厚度1.9m，底板主要为黑灰色泥岩，厚度1.5～4.8m，平均3.96m，3号煤层顶、底板平均抗压强度为44.84MPa。

工作面从切眼往外553m开始揭露冲刷带，沿着工作面走向影响范围为70m，该区域煤层最薄小于1m，揭露的冲刷带为中细砂岩，岩层强度高。因此，工作面如何顺利通过该区域冲刷带成为工作面安全高效回采的重要一环。

2 冲刷带探测

2.1 探测方案

为了对71511综采工作面冲刷带的最大下切深度和影响范围进行分析，采用定向钻探技术对工作面进行探测，得到冲刷带的最大下切深度和延展规律，根据探测结果制定工作面过冲刷带的施工方案。

沿着运输巷掘进方向距巷道底板1.1m处分别布置3个主探测钻孔，钻孔角度为3.6°，向工作面回风巷施工。开孔孔径为153mm，采用“导向孔+分级扩孔”的施工方案。首先使用孔径为96mm的导向孔进行定向钻孔，然后再采用孔径153mm的钻头进行扩孔，最后采用孔径133mm封孔管1.5m。其钻孔布置示意图如图1所示。

图1 定向钻孔布置平面图

布置1～3号主探测钻孔后，采用前进式分支孔工艺分别布置分支钻孔，垂直进行煤层顶、底板冲刷带探测，分支孔布置个数和参数如表1所示。

表1 定向钻探分支孔布置参数

2.2 探测结果分析

定向钻探探测后，得到靠近工作面两巷范围内的冲刷带煤层厚度较大，而中部煤层受到冲刷的影响严重，沿着工作面走向影响范围为70m，该区域煤层最薄约小于1m。工作面煤层中部冲刷带存在无煤区域，无煤区域长约为15m，宽约为10m。

3 工作面过冲刷带施工方案

3.1 施工方法

综采工作面过冲刷带时根据其厚度的不同施工方法也有所不同。当冲刷带厚度小于0.5m时，此时冲刷带厚度薄，可以采用采煤机直接推过的方式过冲刷带；当冲刷带厚度较大时，一般先采用采煤机扫底煤后浅孔松动爆破破岩，最大限度地减少爆破的破岩量。

3.2 施工工艺

（1）当工作面冲刷带煤层厚度不小于采煤机最低通过高度时，可以降低采高的方法来过冲刷带。工作面所用采煤机运行最低采高为3.8m，当冲刷带煤层厚度大于3.8m，可以采用沿底割顶的方式进行回采，从而可以实现最大的破岩量。

（2）当工作面回采过程中冲刷带岩层为断面小于0.5m2硬岩或者岩层强度低时，可以采用采煤机直接推采的方式，需要控制煤机的牵引力和牵引速度。当冲刷带岩层断面大且强度较大但是底板岩层强度低时，可以采用卧底的方式，煤机正常截割。工作面采用卧底+煤机截割的方式过冲刷带，卧底厚度应当大于0.3m，卧底过程中应当注意支架的架型和初撑力。

（3）当冲刷带岩层强度大，采用以上两种方法无法正常通过时，可以采用浅孔预裂爆破的方式过冲刷带。钻孔的深度一般为2m，钻孔角度为10°，孔间距为1.0m，孔径42mm。根据冲刷带岩层厚度的不同，分别采用单排炮眼、双排炮眼和三排炮眼的布置方式，其布置方式如图2所示。沿着煤机机尾向机头方向依次爆破钻孔，爆破松动岩层后，煤机由机尾向机头方向截割松动岩层。当煤机向机头方向推进20～30m移架后，煤机向机尾方向后退，进行下一轮放炮，保证施工的正常进行。