劉 磊 孫建華 崔小超

（兗煤菏澤能化有限公司趙樓煤礦，山東 鄆城 274705）

1 工作面情況介紹

1.1 工作面基本參數(shù)

趙樓煤礦位于巨野煤田中部，地質(zhì)條件較為復雜，其1308綜放工作面初采前60 m為大角度仰斜開采，煤層傾角達到15.7°。1308綜放工作面是趙樓煤礦一采區(qū)第八個區(qū)段的3煤工作面，也是一采區(qū)第六個回采的工作面，面長151.4 m，推進長度343.1 m，可采儲量40.8萬t。主采煤層為山西組3煤，煤層厚度5.2～8.1 m，平均6.8 m；煤層底板標高-989～-942 m，平均-965.5 m；煤層傾角1°～15°，平均8°，工作面初采前60 m煤層傾角較大，其中運輸順槽側(cè)最大達到15.7°。

1.2 初采期間地質(zhì)條件

1.2.1 切眼內(nèi)地質(zhì)條件

切眼內(nèi)1#～53#架揭露0～1.75 m的底板粉砂巖，硬度系數(shù)f=5～6；88#～90#架揭露FX16斷層；88#～102#架揭露1.5～2.4 m底板粉砂巖，硬度系數(shù)f=5～6。

切眼機頭標高為-988.67 m，機尾端頭標高為-975.19 m，高差13.48 m。切眼傾角平均角度-5.2°，其中，1#～50#為+2°～ -9°，平均2.8°；50#～90#平均-5°～ -12°，平均9.4°；90#～102#為-1°。

1.2.2 FX16正斷層情況

FX16斷層從切眼內(nèi)88#～84#支架開始揭露，落差7.0 m，向軌道順槽側(cè)延展約83 m，傾向影響約20 m，軌道順槽側(cè)落差5.0 m。FX16斷層傾向141°，傾角為70°，斷層情況見表1。

表1 工作面揭露斷層情況一覽表

1.2.3 兩順槽走向情況

1308運輸順槽側(cè)，自切眼向外，巷道基本沿煤層底板（前15 m割底板砂巖0～1.7 m），頂部留有2.5～2.8 m頂煤。其中前30 m底板坡度15.7°，30～49 m坡度14°，50 m向外幾乎全部在10°以內(nèi)。

1308軌道順槽側(cè)，自切眼向外80 m范圍內(nèi)，巷道揭露斷層下盤，割底板砂巖1.7～4.3 m，頂部留有4.4～6.0 m頂煤。其中前20 m底板坡度0°～1°，30～60 m坡度約為12°。

2 工作面設計與掘進施工

2.1 1308切眼布置方案選擇

根據(jù)1308工作面的實際地質(zhì)情況，對1#切眼位置共提出以下2個方案。

方案1：運順切眼端頭與1307泄水巷間留設20 m寬凈巖柱。該方案工作面推進長度343.1 m，優(yōu)點是能多回收約9.5萬t的煤炭資源，缺點是工作面初采0～80 m范圍軌順端頭需要過FX16正斷層，運順端頭坡度較大（約15°）。

方案2：切眼布置在FX16正斷層以東。該方案工作面推進長度為263.1 m，優(yōu)點是工作面運順坡度小，工作面不再過FX16正斷層，缺點是推進長度減少80 m，少回收約9.5萬t的煤炭資源。

綜合考慮到趙樓煤礦實際情況，本著最大限度回收煤炭資源的原則，最終采用了方案1。

2.2 1308工作面兩順槽施工情況

1308運順→1307泄水巷→1308軌順→1308切眼導硐→1308切眼擴刷。

2.2.1 1308運輸順槽布置情況說明

1308運順全長1086 m，除了作為工作面的運輸順槽外，同時作為1307工作面及一采區(qū)排水通道，而且還兼顧探測斷層FX20和煤層賦存情況。在揭露正斷層FX20前約100 m時煤層傾角由5.85°急劇增加至14.25°。考慮到后期采煤此段巷道（FX20正斷層以東約100 m巷道）實際按13°掘進施工（15 m巷道留底煤0.3 m，37 m巷道留底煤0.8 m，42 m巷道留底煤1.5 m）。

2.2.2 1308軌道順槽布置情況說明

1308軌道順槽為沿空順槽，全長983 m，隔離煤柱為4.0 m，巷道沿煤層底板掘進，最大巷道坡度為12°（切眼東30～56 m范圍），施工至距離1#切眼約80 m時揭露FX16正斷層，落差5.0 m。

2.3 切眼施工情況

2.3.1 切眼導硐施工情況說明

1308切眼導硐全長151.4 m，巷道寬度為4.6m，自軌順8A44導線點按152°方位角施工與1308運順貫通。設計刷寬后的切眼中與運順貫通點處的底板標高為-987.4 m，實際底板標高為-988.7 m，比設計底板標高低了1.3 m，造成運順在切眼端頭處出現(xiàn)1.5 m左右的臺階。

2.3.2 切眼刷寬施工情況說明

1308切眼導硐施工完成后，運順側(cè)自切眼向東0～30 m范圍內(nèi)巷道坡度為15.7°，30～48 m范圍內(nèi)巷道坡度14°，48～137 m間的巷道坡度基本控制在10°以內(nèi)（除局部有10 m巷道坡度為11°）。1308運輸順槽臥底順平后實測地質(zhì)剖面圖如圖1。

圖1 1308運輸順槽臥底順平后實測地質(zhì)剖面圖

3 大仰角開采準備工作

3.1 加強切眼頂板管理

首先，煤壁剪網(wǎng)退錨，與頂網(wǎng)搭接重新敷設的金屬網(wǎng)形成全面上網(wǎng)。頂板完好區(qū)域支架必須達到初撐力（24 MPa），頂板破碎無法達到初撐力支架應與相鄰支架襯平。其次，對運順端頭三角區(qū)域和機尾FX6斷層面松散煤體處預注固邦特。最后，針對切眼內(nèi)10#～55#架煤壁片幫嚴重，采取水平斜上煤壁75°補打走向錨索鋼帶，防止片幫嚴重時出現(xiàn)冒頂情況。工作面面前補打錨索示意圖如圖2。

圖2 工作面面前補打錨索示意圖

3.2 兩巷超前加強支護

工作面回采前，兩巷采取工字鋼配合單體液壓支柱支護，棚距0.8±0.1 m，軌順一梁六柱，支設120 m，運順一梁三柱，支設60 m。巷道超高處提前打吊裝錨索鋼帶，采用木料接頂，接頂后巷道高度不大于3.5 m，并用錨索鋼帶將支護工字鋼固定在頂板上，并采用抗棚器連接。兩巷超前支護示意圖如圖3。

圖3 兩巷超前支護示意圖

另外，兩順槽前80 m采幫側(cè)補打一排錨索鋼帶，錨索距巷道底板3.2～3.5 m之間，方向為水平斜上煤壁60°，對兩端頭三角區(qū)頂板加強支護。

3.3 人工將溜槽支架仰角

機頭段1#～60#架煤層傾角較大，切眼破底0～1.75 m。為保證初采時按照16°進行飄刀找底推進，提前在切眼內(nèi)將前部運輸機下鋪墊道木并灌注混凝土，使溜槽人工形成13°～15°仰角。通過挑頂、處理頂錨桿方式對切眼頂板進行處理，將支架前梁達到13°仰角，并模擬計算出前部運輸機與液壓支架飄刀度數(shù)相差在8°范圍內(nèi)，保證煤機安全挑頂截割。

3.4 防片幫措施

由于初采期間工作面傾角較大，設計加工擋矸護網(wǎng)，并在生產(chǎn)前安裝完畢。通過貫徹學習，要求職工在前后立柱間作業(yè)、行走，嚴禁進入架前。人員在架前和面前作業(yè)必須執(zhí)行危險區(qū)域作業(yè)安全風險評估與管控流程確認制度并采取牢靠安全防護措施。

3.5 優(yōu)化排水系統(tǒng)

回采前，提前回撤泄水巷內(nèi)備用開關、水泵，預留排水管路，改變排水供電，并在轉(zhuǎn)載機尾安設水泵，開關挪移至轉(zhuǎn)載機身，優(yōu)化排水系統(tǒng)，并提前計劃端頭排水木垛。

3.6 細化防沖措施

回采前通過爆破CT透視技術，分析工作面靜載狀態(tài)應力分布。兩順槽各按照應力在線系統(tǒng)應力計10組，應力計布置間距25 m一組；安設微震監(jiān)測基站4處，兩順槽各安設2組，滿足“強監(jiān)測”要求；兩順槽采幫及運順非采幫按0.8 m間距施工大直徑卸壓鉆孔，并嚴格落實物料生根、錨桿錨索防崩等防沖措施。

3.7 生產(chǎn)工藝優(yōu)化

為保證調(diào)試和初采60 m內(nèi)挑頂提刀和正常推進，工作面采高為2.8±0.1 m，同時循環(huán)步距降低至0.6 m。每天平均按照2～3刀組織開采。

4 現(xiàn)場生產(chǎn)過程控制

針對工作面大傾角開采與正常回采工藝的不同，趙樓煤礦將生產(chǎn)中吊網(wǎng)、收護幫板、煤機截割、定線拉架、放煤拉后溜、面前頂板支護等操作細化。

其中，每班逐架測量運輸機、支架度數(shù)及采高，每天繪制一張素描圖，工作面推進30 m時，工作面推進角度與煤層角度吻合，隨后沿底板推進。統(tǒng)計現(xiàn)場飄刀度數(shù)及割底板情況分別如圖4、圖5所示。工作面前期采取0.6 m步距，推進30 m后恢復0.75 m步距，采取定線器準確定距。每天檢修期間有針對性地施工頂板錨索，面前及兩順槽前70 m采幫注固邦特加固頂板。

圖4 工作面提刀度數(shù)統(tǒng)計曲線圖

圖5 工作面割底量統(tǒng)計曲線圖

5 取得效果

通過采取一系列措施，1308工作面初采期間，每班實現(xiàn)割煤3刀（1.8 m），每天割煤6刀（3.6 m），17 d進尺61.2 m，進入坡度平緩階段，結(jié)束大傾角仰采。期間煤層提刀幅度和煤層傾角一致，運輸機上竄下滑控制到位，頂板管控良好，未出現(xiàn)任何安全事故，實現(xiàn)了安全生產(chǎn)。

6 結(jié)論

針對采煤工作面大仰角開采期間頂板管理困難和采煤機不易控制提刀幅度的情況，通過提前施工錨索加固頂板，并對底板進行改造，人為將溜槽支架形成與煤層傾角一致的仰角，有效降低了初采期間的回采難度，并通過回采期間減小推移步距，優(yōu)化各生產(chǎn)系統(tǒng)，采取針對性措施，做到了風險有預控、隱患有治理，確保了工作面安全順利回采。