四臺(tái)礦404盤(pán)區(qū)10#層于2001年底開(kāi)采結(jié)束,為保證盤(pán)區(qū)正常接替,必須開(kāi)采404盤(pán)區(qū)下部11#層。404盤(pán)區(qū)10#層與11#屬極近距離煤層,層間距不穩(wěn)定。我礦從科學(xué)合理的盤(pán)區(qū)開(kāi)采設(shè)計(jì)到首采面8423工作面掘進(jìn)、開(kāi)采的成功完成,總結(jié)出寶貴的理論基礎(chǔ)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),形成一套完整的極近距離煤層采空下開(kāi)采技術(shù)?! ?br>
1盤(pán)區(qū)概況
11#層404盤(pán)區(qū)所處的開(kāi)采水平為1045水平,上部10#層均已回采結(jié)束,盤(pán)區(qū)走向長(zhǎng)度1340m~1770m,傾斜長(zhǎng)度1180m。煤層包括11#層和盤(pán)區(qū)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???10~60,平均30,煤層與10#層層間距0.4m~1.5m,平均1m。
404盤(pán)區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜,有陷落柱4個(gè),斷層分布較密集。11#層頂板為粉細(xì)砂巖互層、層理、節(jié)理、裂隙發(fā)育,穩(wěn)定性差,掘進(jìn)和回采時(shí)頂板不易維護(hù),易發(fā)生漏頂事故。
2、開(kāi)發(fā)方案說(shuō)明
2.1 盤(pán)區(qū)巷道布置
10#層、11#層盤(pán)區(qū)巷道采用聯(lián)合布置方式,開(kāi)采11#層時(shí),利用現(xiàn)有的開(kāi)采10#層已布置的3條沿南北向布置的盤(pán)區(qū)巷,平行1045軌道大巷依次布置軌道巷、盤(pán)區(qū)皮帶巷、盤(pán)區(qū)回風(fēng)巷。盤(pán)區(qū)軌道巷、盤(pán)區(qū)回風(fēng)巷布置在10#層,盤(pán)區(qū)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(nèi)錯(cuò)距的確定
11#層受上覆10#層采空區(qū)及層間距的影響,根據(jù)上部采空區(qū)塌落穩(wěn)定后采空區(qū)及巷間煤柱的壓力傳遞范圍,同時(shí)結(jié)合同煤集團(tuán)公司王村礦近距離煤層開(kāi)采經(jīng)驗(yàn),選擇11#層工作面與10#工作面內(nèi)錯(cuò)式布置。
根據(jù)順槽平巷礦山壓力顯現(xiàn)規(guī)律,11#層順槽在其與10#層層間距確定的情況下,應(yīng)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(zhì)有關(guān),一般情況下當(dāng)煤層傾角小于250時(shí),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(nèi)錯(cuò)距應(yīng)按水平煤層壓力影響范圍公式計(jì)算:
3、首采面8423工作面開(kāi)采情況
3.1 11#層8423工作面基本概況
11#層8423工作面相對(duì)上部10#層8423工作面內(nèi)錯(cuò)布置,兩順槽均內(nèi)錯(cuò)4m,工作面走向長(zhǎng)度1510m,可采長(zhǎng)1368m(前窯村保護(hù)煤柱142m),工作面傾斜長(zhǎng)度134m。工作面地質(zhì)情況見(jiàn)表1。
3.2 首采面8423工作面掘進(jìn)情況
3.2.1 實(shí)體煤下巷道掘進(jìn)情況
8423工作面上覆采空區(qū)段為400m~1200m,在非采空區(qū)段巷道掘進(jìn)時(shí)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(jìn),支護(hù)形式為錨桿網(wǎng)、錨索聯(lián)合支護(hù)。切巷寬6.5m,高2.8m,錨桿、錨索聯(lián)合支護(hù)。
3.2.2 采空區(qū)下巷道掘進(jìn)及維護(hù)
由于10#層與11#屬極近距離煤層,且層間距極不穩(wěn)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(jìn)時(shí)采用留設(shè)11#頂煤掘進(jìn),支護(hù)采用錨網(wǎng)和工字鋼棚聯(lián)合支護(hù)。
巷道在采空區(qū)范圍下掘進(jìn)時(shí)壓力顯現(xiàn)非常明顯,在2423巷具體表現(xiàn)為:所留設(shè)的頂煤由于節(jié)理裂隙發(fā)育,整體性差,加之頂板壓力大,頂煤相當(dāng)破碎,頂煤邊掘邊冒,掘進(jìn)時(shí)隨掘隨冒,冒頂長(zhǎng)度總計(jì)為130m,冒頂寬度為1.5m~2.5m高度為0.9~1.4m,冒頂區(qū)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(xiàn):工字鋼棚梁嚴(yán)重變形。
為了提高近距離煤層留頂煤復(fù)合頂板巷道頂板的穩(wěn)定性,我礦在極近距離煤層巷道11#層5423、2423巷首次進(jìn)行了小孔徑全長(zhǎng)錨固螺紋鋼錨桿試驗(yàn),該試驗(yàn)不僅實(shí)現(xiàn)了錨索和錨桿支護(hù)機(jī)具統(tǒng)一采用氣動(dòng)錨索鉆機(jī),大大提高了錨桿支護(hù)的安全可靠性,而且由于對(duì)錨固區(qū)的圍巖整體約束,使錨桿支護(hù)系統(tǒng)剛度大大增強(qiáng),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(lái)的支護(hù)及安全問(wèn)題,我們采取了打2.0m短錨索加強(qiáng)支護(hù)的措施,支護(hù)能力大大提高,支護(hù)效果非常理想。
針對(duì)棚梁壓彎嚴(yán)重的現(xiàn)象,我們及時(shí)把棚距由0.8m改為0.5m,在壓彎的棚梁下支設(shè)單體液壓支柱和木樁防止變形加劇。同時(shí)主動(dòng)掌握近距離煤層礦壓顯現(xiàn)特點(diǎn)及動(dòng)壓規(guī)律,在掘進(jìn)巷道中每隔100m安裝一塊壓力盒,定期觀測(cè)壓力顯現(xiàn)情況,發(fā)現(xiàn)壓力大時(shí),及時(shí)采取措施進(jìn)行處理。
通過(guò)以上支護(hù)工藝變更后巷道維護(hù)雖得到了一定的改善,但由于留設(shè)的頂煤節(jié)理裂隙發(fā)育,整體性差,加之上覆采空沖擊壓力的影響,仍經(jīng)常發(fā)生頂煤邊掘邊冒的現(xiàn)象。為了更主動(dòng)的超前解決巷道維護(hù)問(wèn)題,我礦與中法合資山東兗州浩珂?zhèn)ゲ┑V業(yè)工程有限公司合作,采用該公司生產(chǎn)的馬麗散聚合產(chǎn)品對(duì)巷道頂煤進(jìn)行超前加固,利用艾格勞尼聚合產(chǎn)品對(duì)漏頂區(qū)進(jìn)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(qiáng),有效的防止了冒頂?shù)陌l(fā)生,巷道礦壓顯現(xiàn)明顯減少;對(duì)冒高區(qū)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(shù)的不斷使用保證了巷道的安全掘進(jìn),簡(jiǎn)化了施工工藝,減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,提高了巷道的單進(jìn)水平,為8423工作面按期圈出及安全順利回采打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
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(chǎn),現(xiàn)已順利回采150d,總進(jìn)度1200m,工作面經(jīng)歷了從實(shí)體煤下→采空區(qū)下→實(shí)體煤下的安全回采,累計(jì)總產(chǎn)量63萬(wàn)t,平均日產(chǎn)3800t,最高日產(chǎn)7000t,最高月產(chǎn)13.5萬(wàn)t,最低月產(chǎn)10萬(wàn)t。