采空区下近距离煤层回采工艺应用

王建华

（山西新景矿煤业有限责任公司，山西阳泉045000）

1 概述

山西新景矿煤业有限责任公司9108工作面井下位于9#煤芦南区南翼中部，东为9107工作面，切巷以南149m处为山西煤炭运销集团旧街煤业有限公司矿界，西为9109工作面（正掘），北为525水平大巷。本工作面上覆3#煤层71115、71117工作面已开采，6#煤层不可采，8#煤层2109、2111工作面已采；下伏12#、13#、15#煤层均未开采。

9108 工作面切巷设计长度为250m，走向长度为907m，工作面回采的9#煤层赋存稳定，煤层结构较复杂，煤层以镜煤、亮煤为主，内生裂隙发育。本工作面煤层总厚3.50～2.45m，平均厚度2.99m；煤层结构为0.44（0.15）0.45（0.20）1.75；煤层倾角5°～8°，平均倾角6°。

9108 工作面直接顶为厚5.56m 的灰黑色砂质泥岩，厚度变化较大，且不稳定，本面局部发育有老顶砂岩，将此层砂质泥岩分为上下两层。工作面直接底为厚1.41m的灰黑色砂质泥岩，性硬而脆，含植物化石碎片，下部含砂量较大。老底为厚5.03m 灰白色细粒砂岩，成分以石英为主，其次是长石、云母、黑色矿物，颗粒磨圆度较好，泥质胶结。工作面采用综合机械化回采工艺，截止目前工作面已回采400m。

2 工作面回采现状及问题分析

2.1 工作面回采现状

由于9108 工作面与上覆8#煤层间距为2.70～10.00m，受上部8 号煤层已采的影响，9 号煤顶板将受到不同程度的破坏，使顶板结构发生变化。工作面矿山压力显现特征、支架与顶板控制关系，回采巷道支护方式、回采工艺和安全技术措施均具有特殊性。特别是对9 号煤采用长壁式采煤法的条件下，9 号煤受8 号煤已采影响，工作面和巷道顶板产生破坏，极易冒顶、漏顶[1]。当与8 号煤层采空区沟通时，造成工作面漏风，严重影响矿井的安全生产。

2.2 问题分析

（1）9108工作面顶板前期回采过程中顶板破碎，煤层节理发育，支架工作状态不良使煤壁片帮，实际空顶距离大，支架在前移时，初撑力小，接顶不严，造成顶板离层是造成冒顶事故的主要原因[2]。

（2）工作面煤壁产生片帮主要是由回采煤层平行于工作面的节理、裂隙较发育。工作面机采高度大，护帮板打开不及时，支架初撑力偏低，采煤机牵引速度与滚筒转速不相适应，采煤机对前方的煤壁产生较大的挤压作用力，周期来压造成煤壁压力增大等因素造成的。

3 工作面破碎围岩控制技术

为了保证9108工作面安全快速过上覆8#煤层采空区，避免集中应力造成工作面煤壁片帮、顶板破碎现象，决定对工作面顶板及煤壁采取“注浆+梯形锚棚+撞楔超前支护”联合控制技术。

3.1 注浆加固技术

为了进一步提高9#煤层整体稳定性以及9#煤层与8#煤层之间层间岩体承载能力，决定对工作面煤壁及顶板进行注浆施工[3]。

（1）工作面煤壁注浆钻孔布置间距为5.0m，钻孔直径为45mm，每排钻孔成直线布置，钻孔距顶板间距为1.0m，钻孔垂直煤壁布置，允许偏角为3°。

（2）顶板钻孔布置在端面破碎顶板上，钻孔深度为3.0m，钻孔直径为45mm，钻孔与顶板成60°仰角布置，钻孔间距为3.0m。

（3）煤壁及顶板注浆钻孔施工完后对钻孔孔口处安装封孔器，封孔器长度为0.5m，封孔器安装后对钻孔内安装一根注浆钢管，注浆钢管与注浆泵进行连接。

（4）注浆材料采用马丽散混合材料，该注浆材料中马丽散与催化剂配比为1∶1，注浆过程中注浆压力控制在1.0～1.5MPa范围内，注浆期间发现煤壁及顶板岩体出现浆液渗透时立即停止注浆。

3.2 梯形锚棚支护

为了保证工作面支架在破碎区顶板移架时，支架具有足够的工作阻力以及支撑力，同时进一步加强顶板稳定性，决定对顶板施工一排梯形锚棚支护。

（1）梯形锚棚主要由梯形梁、锚索两部分组成，其中梯形棚长度为3.5m，宽度为0.4m，梯形梁主要由5根长度为3.5m，直径为15mm圆钢拼接焊制而成，梯形梁相比传统W型钢带、钢梁相比，它具有支护截面积大、不易变形、耦合支护效果好等优点。

（2）梯形锚棚与工作面煤壁平行布置，首先在两架支架之间顶板施工一个锚索支护孔，孔深度为4.0m，锚索施工完后再锚索外露端安装梯形梁，并采用拱形钢托板、锁具进行预紧[4]。

（3）梯形锚棚施工排距为2.0m，为了防止顶板在变形下沉时，梯形梁端头对顶板产生切顶破坏作用，决定对相邻两排梯形梁采用迈步式布置。

3.3 撞楔超前支护

为了防止工作面在回采过程中受回采应力、上覆8#采空区残余应力等影响，导致工作面煤壁前方煤体产生超前应力破坏作用，工作面在回采过程中决定对顶板施工一排撞楔超前支护。

（1）9108 工作面施工的撞楔超前支护施工在工作面煤壁设计顶板位置，超前支护体采用长度为8.0m，直径为30mm的玻璃钢锚杆，锚杆布置间距为5.0m，每根锚杆采用两支快速锚固剂进行锚固。

（2）撞楔超前支护施工完后为了保证支护与顶板能够接触严实，在相邻两根超前支护外露端施工一组卡缆并采用锚杆进行固定[5]。9108 工作面近距离过采空区围岩控制技术施工平面如图1所示。

图1 9108工作面近距离过采空区围岩控制技术施工平面示意图（单位：mm）

4 结束语

截止2020年7月8日9108工作面已过上覆8#采空区且工作面已回采到位，新景矿通过对工作面过采空区期间煤壁及顶板采取“注浆+梯形锚棚+撞楔超前支护”联合控制技术后，工作面在后期回采过程中未出现顶板破碎、煤壁片帮现象，有效解决了采空区下近距离煤层工作面回采时出现围岩破坏严重、工作面回采难度大、支护效果差等技术难题，保证了近距离采空区下工作面回采安全，取得了显著应用成效。