开拓大巷下近距离开采影响分析与开采技术

段元帅 吴正全

（山东万祥矿业公司，山东 济南 271107）

1 概况

潘西煤矿-740 m 西大巷巷道设计全长1030 m，埋深990 m，标高在-740～ -732 m，为矿井西翼轨道运输大巷。巷道采用直墙半圆拱形，支护方式为锚网喷支护。大巷底板铺设一路玻璃钢排水管，疏水量约240 m3/h，下帮吊挂两路风水管路，上帮为高低压电缆。绿色开采试验区工作面设计开采煤层为19 煤层，通过已掘巷道（上巷、运输巷、切眼）实际揭露情况分析：工作面揭露煤层厚度0.6～3.0 m，平均煤厚2.3 m，煤层倾角5°～30°，平均煤层倾角25°，煤层走向113°～130°，倾向23°～40°。绿色开采试验区工作面位于-740 m 西大巷下部，上巷标高-789～ -800 m，下巷标高-790～-826 m，与-740 m 西大巷纵向最小距离55 m，最大距离90 m，横向水平最小距离3.6 m，最大距离40 m。由于开采距离较近，常规的开采方法将对大巷造成较大破坏。工作面相对位置如图1。

图1 工作面相对位置图

2 工作面开采影响分析

2.1 工作面开采影响预计范围

根据潘西煤矿地表岩移观测参数，上山移动角70°，下山移动角53°，采用垂直剖面法对绿色开采试验区工作面全部垮落法开采影响-740 m 西大巷进行预计，-740 m 西大巷在绿色开采试验区开采影响范围内，开采对大巷将造成一定破坏。开采影响预计如图2。

图2 绿色开采试验区工作面影响-740 m 西大巷剖面图

2.2 导水裂隙带发育最大高度

工作面斜上方为-740 m 西大巷，-740 m 西大巷有200 m3/h 涌水，需防止工作面采动导通-740 m西大巷水沟内的积水。

根据《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采指南》（2017），按照中厚煤层分层开采的中硬岩层考虑绿色开采试验区工作面开采后，导水裂隙带发育最大高度计算公式为：

其导水裂隙带最大高度分别为（35.7±5.6）m、44.64 m，取最大值，即绿色开采试验区工作面导水裂隙带最大发育高度为44.64 m。

绿色开采试验区工作面最大导水裂隙带发育高度44.64 m。-740 m 西大巷底板破坏深度参考新汶矿区底板破坏深度数值，即13 m。绿色开采试验区工作面与-740 m 西大巷上下间距53～85.8 m，平面距离4～43 m。经分析，正常情况下大巷涌水不会沿裂隙进入工作面，但随着工作面向外推采，-740 m西大巷进入到绿色开采试验区工作面开采影响范围内，开采会造成巷道沉陷，形成低洼积水区，由于两者有效隔水岩层较小，不排除导通积水的情况出现。开采影响分析如图3。

图3 绿色开采试验区工作面采动影响分析图

3 工作面开采减沉措施

3.1 回采、充填施工工艺流程

（1）工作面采用采六充六的充填方式对工作面两端头进行充填，采煤机推采6 个循环（3.6 m），拉架完毕后，开始对工作面上巷端头支架以上区域进行高水充填，下端头支架以下区域进行泵送似膏体充填。如果顶板破碎或者存在顶板条件不允许等其他特殊情况，可适当缩短充填距离。

（2）工作面初采期间，充填管路未完善时，两端头可采用矸石袋实体充填法进行充填。工作面每拉一茬支架后，在两端头支架与巷帮中间采用矸石袋垒砌为实体进行矸石袋实体充填，矸石袋实体垒砌步距为0.6 m。

3.2 充填工艺流程

采用泵送似膏体充填工艺。将后四矸石破碎站破碎的矸石暂存于矸石仓内，矸石仓下口安设搅拌机及矸石充填泵，破碎后的矸石经给煤机卸入MJD-3000D 型搅拌机，加水、水泥（或粉煤灰）充分搅拌后由矿用混凝土充填泵经Φ159 mm 充填管路输送至采空区内。为增加充填体强度，有效支撑顶板，在充填混合物中添加水泥，水泥添加量为矸石质量的5%。其工艺流程如图4。

图4 工艺流程图

4 开采影响区域管控措施

4.1 大巷加固

（1）-740 m 西大巷导F 点以东37 m 至导E 点累计加固长度203 m，加固段顶板采用锚网索加强支护，普通锚索选用Φ18 mm×4200 mm 的高强度、低松弛1×19 结构钢绞线。每根锚索采用3 支MSK28/500 型树脂锚固剂锚固。在每排锚索之间增加一条锚杆加强支护，锚杆间距2.4 m，所用锚杆为MSGLD-335/20×2200 mm 等强螺纹钢式树脂锚杆配钢板锚盘、W 护板、金属菱形网支护，菱形网采用10#铁丝编织，网孔规格50 mm×50 mm。每根锚杆采用2 支MSK28/500 型树脂锚固剂锚固。

（2）-740 m 西大巷导E 点向东至导C 点累计加固长度288 m，加固段顶板采用锚网索加强支护，锚索选用Φ22 mm×4100 mm 的中空注浆锚索。在每排锚索之间增加一条锚杆加强支护，锚杆间距2.4 m，所用锚杆为：MSGLD-335/20×2200 mm 等强螺纹钢式树脂锚杆配钢板锚盘、W 护板、金属菱形网支护，菱形网采用10#铁丝编织，网孔规格50 mm×50 mm。每根锚杆及锚索采用2 支MSK28/500 型树脂锚固剂锚固。

4.2 安全措施

（1）每天早班由施工区队安排专人（不低于2 人）对-740 m 西大巷进行一次巷道普查，根据巷道变形情况，将变形量、失修情况及时记录在巷道普查台账上。根据巷道变形情况，由巷修队及时对变形巷道进行整修，达到-740 m 西大巷安全使用要求。每周由有关部门组成的巡查人员进行一次巷道检查，根据巷道变形情况，由巷修队进行巷道整修。

（2）绿色开采试验区工作面开采期间，根据矿压观测情况及巷道情况，-740 m 西大巷达不到安全使用要求，影响行人安全时，由巷修队在-740 m西大巷两端、-740 m 西大巷临时泵房、-740 m 西大巷水闸门以里10 m 处分别设栅栏门，开采期间无关人员及车辆严禁进入封闭区段，确需通过时必须经调度室、安监处同意后方可进入。

4.3 -740 m 西大巷变形监测

4.3.1 监测点设置

为掌握绿色开采试验区工作面开采对-740 m 西大巷影响程度，观测各开采阶段的巷道顶、底板下沉、底鼓及两帮位移情况等，监测点位置如图5。巷道位移变形观测点见表1。

图5 监测点位置图

表1 巷道位移变形观测点参数

4.3.2 巷道位移变形观测要求

（2）钢尺丈量要求：采用经过比长检定的3 m、10 m 钢卷尺，丈量时精确到毫米，每周观测一次。

5 效果

（1）通过对监测数据分析得出：-740 m 西大巷两帮位移变形最大点为C 点，南帮移进量14 mm，北帮移进132 mm，总移进量146 mm；此点与工作面水平间距23.5 m，距切眼水平距离128.4 m，工作面推采106 m，测点距工作面位置45.9 m。底板移进量最大点为13 点，底板移进量为261 mm，顶板移进量为3 mm，总移进量264 mm；此点与工作面水平间距31.6 m，距切眼水平距离46.1 m，工作面推采106 m，测点距工作面位置59.9 m。

（2）将-740 m 西大巷实测岩移数据与其他采区正常开采时附近巷道变形量分析、比较，-740 m西大巷两帮位移量较小，基本在15～150 mm，巷道顶、底板移近量在5～270 mm。由于大巷位于岩石中，又提前进行了加固，巷道只是底鼓量较大，需对底鼓段进行卧底后便可继续使用。

（3）通过充填开采，井下产出矸石就地消耗，节省了排矸费，减少了投入矿车费用。开采期间，工作面仅呈现小量大巷底板裂隙渗水，实现了安全、高效、绿色开采。