四臺礦極近距離煤層采空下開采技術

　　四臺礦404盤區10#層于2001年底開采結束，為保證盤區正常接替，必須開采404盤區下部11#層。404盤區10#層與11#屬極近距離煤層，層間距不穩定。我礦從科學合理的盤區開采設計到首采面8423工作面掘進、開采的成功完成，總結出寶貴的理論基礎和實踐經驗，形成一套完整的極近距離煤層采空下開采技術?！　?br /> 1盤區概況
11#層404盤區所處的開采水平為1045水平，上部10#層均已回采結束，盤區走向長度1340m~1770m，傾斜長度1180m。煤層包括11#層和盤區中部1000m段11#層與12-1#層合并層，厚度2.0m~7.4m，平均厚度4.0m，煤層傾角10~60，平均30，煤層與10#層層間距0.4m~1.5m，平均1m。
　　404盤區內地質構造復雜，有陷落柱4個，斷層分布較密集。11#層頂板為粉細砂巖互層、層理、節理、裂隙發育，穩定性差，掘進和回采時頂板不易維護，易發生漏頂事故。
　　2、開發方案說明
　　2.1 盤區巷道布置
　　10#層、11#層盤區巷道采用聯合布置方式，開采11#層時，利用現有的開采10#層已布置的3條沿南北向布置的盤區巷，平行1045軌道大巷依次布置軌道巷、盤區皮帶巷、盤區回風巷。盤區軌道巷、盤區回風巷布置在10#層，盤區皮帶巷布置在11#層。順槽巷傾斜布置，即東西向布置。如圖1所示。
　　2.2上下順槽內錯距的確定
11#層受上覆10#層采空區及層間距的影響，根據上部采空區塌落穩定后采空區及巷間煤柱的壓力傳遞范圍，同時結合同煤集團公司王村礦近距離煤層開采經驗，選擇11#層工作面與10#工作面內錯式布置。
根據順槽平巷礦山壓力顯現規律，11#層順槽在其與10#層層間距確定的情況下，應布置于壓力的傳遞影響角以外，壓力影響角與煤層傾角、層間巖石性質有關，一般情況下當煤層傾角小于250時，壓力影響為250~450，11#層上覆10#層煤層傾角一般為00~80，所以上下順槽內錯距應按水平煤層壓力影響范圍公式計算：
　　3、首采面8423工作面開采情況
　　3.1 11#層8423工作面基本概況
　　11#層8423工作面相對上部10#層8423工作面內錯布置，兩順槽均內錯4m，工作面走向長度1510m，可采長1368m（前窯村保護煤柱142m），工作面傾斜長度134m。工作面地質情況見表1。
　　3.2 首采面8423工作面掘進情況
　　3.2.1 實體煤下巷道掘進情況
　　8423工作面上覆采空區段為400m~1200m，在非采空區段巷道掘進時皮帶巷高度為2.8m，寬度為4.0 m，軌道巷高度為2.8m，寬度為3.6m，兩巷均沿11#層頂板掘進，支護形式為錨桿網、錨索聯合支護。切巷寬6.5m，高2.8m，錨桿、錨索聯合支護。
　　3.2.2 采空區下巷道掘進及維護
　　由于10#層與11#屬極近距離煤層，且層間距極不穩定，其中800m范圍采空下10#層與11#層間距0.4m~1.5m，平均1.0m，所以巷道掘進時采用留設11#頂煤掘進，支護采用錨網和工字鋼棚聯合支護。
　　巷道在采空區范圍下掘進時壓力顯現非常明顯，在2423巷具體表現為：所留設的頂煤由于節理裂隙發育，整體性差，加之頂板壓力大，頂煤相當破碎，頂煤邊掘邊冒，掘進時隨掘隨冒，冒頂長度總計為130m，冒頂寬度為1.5m~2.5m高度為0.9~1.4m，冒頂區瓦斯積聚超限，一般為3%~12%；能留住的頂煤處，由于頂煤已破碎，托于工字鋼棚上方，壓力顯現：工字鋼棚梁嚴重變形。
　　為了提高近距離煤層留頂煤復合頂板巷道頂板的穩定性，我礦在極近距離煤層巷道11#層5423、2423巷首次進行了小孔徑全長錨固螺紋鋼錨桿試驗，該試驗不僅實現了錨索和錨桿支護機具統一采用氣動錨索鉆機，大大提高了錨桿支護的安全可靠性，而且由于對錨固區的圍巖整體約束，使錨桿支護系統剛度大大增強，有效的控制了頂板變形。為了解決錨桿托板壓爛、錨桿螺帽壓飛、錨桿桿體被拉斷帶來的支護及安全問題，我們采取了打2.0m短錨索加強支護的措施，支護能力大大提高，支護效果非常理想。
　　針對棚梁壓彎嚴重的現象，我們及時把棚距由0.8m改為0.5m，在壓彎的棚梁下支設單體液壓支柱和木樁防止變形加劇。同時主動掌握近距離煤層礦壓顯現特點及動壓規律，在掘進巷道中每隔100m安裝一塊壓力盒，定期觀測壓力顯現情況，發現壓力大時，及時采取措施進行處理。
　　通過以上支護工藝變更后巷道維護雖得到了一定的改善，但由于留設的頂煤節理裂隙發育，整體性差，加之上覆采空沖擊壓力的影響，仍經常發生頂煤邊掘邊冒的現象。為了更主動的超前解決巷道維護問題，我礦與中法合資山東兗州浩珂偉博礦業工程有限公司合作，采用該公司生產的馬麗散聚合產品對巷道頂煤進行超前加固，利用艾格勞尼聚合產品對漏頂區進行中空填充以防治瓦斯積聚，超前注入馬麗散后，頂板的整體性得到加強，有效的防止了冒頂的發生，巷道礦壓顯現明顯減少；對冒高區采用艾格勞尼泡沫充填，有效的治理了冒頂空洞的瓦斯積聚。
新技術的不斷使用保證了巷道的安全掘進，簡化了施工工藝，減輕了工人的勞動強度，提高了巷道的單進水平，為8423工作面按期圈出及安全順利回采打下了堅實的基礎。
　　3.3 8423工作面回采情況
　　11#層8423工作面從2001年10月1日正式生產，現已順利回采150d，總進度1200m，工作面經歷了從實體煤下→采空區下→實體煤下的安全回采，累計總產量63萬t，平均日產3800t，最高日產7000t，最高月產13.5萬t，最低月產10萬t。