综放煤柱工作面同时过断层、空巷安全回采及经济性分析与论证

赵慧波

(潞安化工集团 王庄煤矿，山西 长治 046031)

52M2工作面回采前400 m范围需过F115断层，该断层最大落差达6.5 m左右，同时回采整个过程中需过1条空巷，即原52猴车巷，以上两种因素并存将对工作面安全生产造成较大影响。

为保证工作面正常安全开采，回采前对52猴车巷进行全部加固维修，并结合我矿近几年综采工作面过断层、空巷技术经验，回采前对52M2综采工作面同时过断层、空巷回采进行具体分析与论证。

1 工作面概况

52M2工作面位于王庄煤矿52采区，为一煤柱综放工作面，是52采区最后一个工作面，东为52猴车巷，西为52煤仓，南为52/3号已采工作面，北为5205已采工作面。工作面倾斜长度150 m，可采长度567 m，可回收煤炭资源63万t，煤层倾角1～9°，平均倾角5°，煤层厚度平均为6.74 m，普氏硬度系数f=1～3，容重1.35 t/m3，工作面使用ZF6000/17/33液压支架。煤层顶底板情况见表1。

表1 围岩及其特征

2 工作面内存在的断层、空巷情况

1) 52M2工作面设计前，根据王庄煤矿52采区三维地震勘探成果报告，工作面范围存在1条F115断层。

52M2工作面回采范围内(0～400 m)存在断层F115H=6.5 m ∠70°的影响，目前该断层在工作面40～70号支架段揭露，该断层走向88°，倾向188°，倾角70°，该断层为正断层，回采期间断层影响区域煤体可能出现破碎等情况，队组在回采过程中需注意加强工作面支护管理，注意工作面地质变化情况。提前做好断层附近顶板及大溜随坡管理工作，见图1。

图1 52M2工作面断层、空巷存在位置示意

2) 52M2工作面回采范围存在1条空巷，即原52猴车巷，该空巷沿底板布置，为底层空巷，该巷道从52M2工作面初采开始直至结采一直存在，与切眼斜交，该巷道原支护为工字钢背板棚支护，经过修复变为两帮为挂金属网玻璃钢锚杆支护，顶板仍为原工字钢背板支护，同时为加强支护在巷道正中打设有木垛及架设单体柱大板抬棚，见图1。

3 综采工作面过断层、空巷对工作面安全回采影响与现场具体举措

1) 综采工作面回采期间过断层时，经常会遇到断层区域顶板及附近煤体破碎严重，影响安全回采，此时需及时对断层区域采取注浆加固或上料管理顶板，同时对工作面支架性能要求要更高，做到支架检修到位，无跑冒滴漏现象，拉架过程中必须进行带压移架，拉架到位后必须升紧接顶保证支架初撑力达标，有效管理顶板，防止顶板进一步恶化。

2) 综采工作面回采期间过空巷时，经常会发生空巷顶板受回采动压影响，顶板整体下沉及底鼓，有时下沉量过大时影响机组正常通过，导致工作面不能正常往前推进，为避免顶板进一步恶化，此时便需对空巷区域及附近尽可能采取窝底方法通过。

3) 为保证工作面过断层、空巷安全顺利，我们超前在空巷内打设单体柱排型梁棚及打设联锁木垛进行超前维护管理，以此来控制顶板进一步下沉，并在回采期间提前备好各种支护和加固材料。

4) 由于过断层时采煤机组需割石头通过，对采煤机损害极大，因此需提前备好机组上的刀齿、摇臂、滚筒等配件。

4 综采工作面遇断层、空巷回采方案

方案一：采取重掘切眼避开断层、空巷方式回采。

如果采取避开该断层重掘切眼回采，将会使该工作面有约400 m不能再回采，按工作面切眼长度150 m，平均煤厚6.74 m，容重按1.42 t/m3,回收率按93%进行计算，将有150×400×6.74×1.42×93%=53万t煤炭资源不能被回采，白白浪费，且可创造经济效益按吨煤550元计算为29 150万元。

方案二：采取放炮及进行断层附近随坡的方式进行回采，即不重新掘切眼直接通过断层法进行回采；对工作面有空巷这方面我们采取提前加固维修加强现场管理，确保回采期间过空巷工作的安全顺利。

5 安全性比较论证

5.1 方案一安全性论证

若甩掉断层、空巷进行回采，虽然安全，但是部分资源就被永远搁置不能再进行回采，造成资源浪费。

5.2 方案二安全性论证

5.2.1 王庄矿过断层、空巷回采经验

王庄煤矿在近几年回采工作中有多个综采工作面涉及到过断层、空巷工作，在回采过断层、空巷技术方面有一套相当成熟的技术及管理经验做支撑，具体有如下工作面。

1) 王庄煤矿8102综采工作面回采期间分别过断层F288、F293、F295三个断层，其中断层F288落差在5 m左右，对回采影响较大，但我们超前采取措施，制定切实可行的回采过断层方案，实现了过断层期间的安全正常回采。

2) 王庄煤矿8103工作面回采期间过F304断层，该断层落差在6 m左右，但我们经过超前制定回采过断层方案，加强现场管理，对断层区域采取随坡等措施，确保了过断层期间回采工作的安全快速。

3) 王庄煤矿过空巷回采技术已经有近10 a的历史，其中在近期2018年回采的6212工作面需先后经过11条空巷，为综采工作面过空巷群，且各条空巷存在形式比较复杂，有底层、顶层及穿层等空巷，与工作面位置关系有：平行于工作面的空巷、斜交工作面的空巷等，空巷对回采影响较大，但我们经过在回采前超前加固维护，在回采期间通过对空巷加强管理，积极采取调斜等措施，确保了回采安全快速过空巷。

5.2.2 52M2工作面过断层、空巷采取预控措施

1) 52M2工作面针对存在的52猴车巷空巷，顶板压力显现，巷道有变形等情况，已超前安排队组对该巷道进行维修加固，针对不同区段采取了不同加固维修巷道工作，部分区域由于顶板破碎严重提前采取注浆加固措施，其余顶板相对完好区域采取锚索悬吊工字钢进行加固维护，确保了回采期间过空巷工作的安全顺利。

2) 52M2工作面针对过大断层回采，提前进行了分析论证，并制定了52M2工作面过断层安全技术方案及专项安全技术措施，具体过断层方法为：根据断层在工作面揭露情况，采取放炮破岩及断层附近随坡通过，即对断层区域控制好破岩量及随坡坡度，并根据多年我矿过断层经验，断层区域随坡长度不得小于40 m，坡度尽可能平缓，保证大溜无急弯，做到回采过断层的安全顺利。

3) 加强过断层期间的顶板与煤墙管理，提前备好各种支护、加固材料，如大板、工字钢、单体柱、晋安加固1号等材料，做到过断层期间，根据工作面现场情况随时能够及时上料管理顶板，若断层区域附近顶板、煤体破碎严重时及时采取注晋安加固1号加固顶板、煤墙，多措并举，为工作面过断层、空巷安全回采保驾护航。

5.2.3 方案二安全性结论

经过前述分析论证及超前管控断层与空巷，确保了52M2工作面过断层、空巷回采安全可靠。

6 经济性分析比较

现对两种方案进行经济性对比分析。

方案一：由于需甩掉断层区域，因此原工作面切眼将废弃，需重新掘切眼150 m，投入支护成本约83万元；多搬家倒面1次，投入成本约200万元；合计多投入成本约283万元。

方案二：过断层、空巷期间需多投入支护、放炮、刀齿等成本共计约120万元。相较方案一，方案二可多回采煤炭资源53万t，产生经济效益29 150万元。

经过对比分析可看出，直接过断层、空巷回采，相较于重掘切眼布置工作面绕开断层、空巷回采，更具有经济性。

7 结 语

1) 通过以上综合对比分析与论证可以看出，王庄矿52M2工作面采用方案二直接过断层、空巷回采安全可行，且具有很高的经济性，能为矿井产生可观的经济效益。

2) 回采期间过空巷回采，空巷管理是回采工作的重点与难点，对空巷加固维护处理方法改进及有效控制空巷下沉变形等将是我们不断进行探索与研究的重要课题。

3) 回采期过空巷，瓦斯管理工作必须做好，密切关注空巷内瓦斯积聚情况，保证空巷内通风良好是管理好空巷瓦斯的最根本途径与办法。

4) 回采期间过断层，断层区域的顶板管理与随坡控制工作需要一直改进与提升。如何实现回采过断层顶板管理到位、过断层期间断层区域随坡控制到位、不出现急弯、降低设备损坏率、如何以最少的投入换取最大的管理效益，将是我们今后继续努力提升的方向。