斷層群、陷落柱附近極近距離煤層工作面的合理布置

白雁斌

（大同煤礦集團云崗礦，山西 大同 037017）

極近距離煤層開采是指開采煤層與上覆煤層層間距較小，通常層間距在4m以下的下部煤層開采的方法。極近距離煤層工作面布置主要體現在下煤層與上覆煤層巷道錯位、錯距布置問題及下煤層掘進支護問題。以往的研究對象，多未考慮工作面區域內斷層、陷落柱影響，且普遍研究極近距離下煤層工作面順槽及切巷的布置及支護問題。云崗礦地質條件比較復雜，為了有效地回收該區域的煤炭資源，必須將工作面進行合理布置，達到精采細采的目的。

1 概況

12-2#層81003工作面區域尚未開發，屬于極近距離煤層，存在斷層與陷落柱。81003工作面區域位于12-2#層410盤區南部，該區域地面水平標高為 +1240m～ +1308m，工作面標高為 +996m～+1016m。工作面南高北低，北部為12-2#層410-4皮、410-4軌、510-4回三條盤區巷道，西部為已圈定的12-2#層81005工作面，南部和東部均為未開拓區域。該區域煤層厚度為3.10m～4.50m，平均煤厚3.75m；含有兩層夾石，夾石厚度為0.1m～0.2m之間，平均約0.15m。煤層傾角3°～5°，平均4°。直接頂板為灰白色細砂巖，上部夾有薄層粉砂巖，中部較破碎，水平層理發育，底部節理發育，礦物成分以長石、石英為主，含黑色成分及云母，局部含有深灰色泥巖，巖石破碎。

該區域煤層與上覆煤層層間距由北向南方向逐漸降低，西北方向最大，12-2#層與10層煤層間距達到10m，東南方向最小，層間距不到3m，具體情況如圖1 所示。

該區域位于81037、81037-1兩個工作面下方，其中81037工作面面長168m，走向長180m，2015年4月回采完畢；81037-1面長64.5m，走向長200m，2015年11月回采完畢。

圖1 工作面區域地質情況平面圖

該區域賦存較多斷層，其中對工作面回采影響最大的有3條，落差在0.7～1.7m之間，均為正斷層，具體情況如圖1 、表1 所示。

表1 工作面區域斷層情況表

該區域賦存4個陷落柱（X1、X2、X3、X4），其中3個陷落柱（X1、X2、X3）對工作面的布置及回采存在影響。根據上覆煤層的揭露情況預測本區域3個陷落柱影響范圍分別為（長軸56m，短軸29m）、（長軸101m，短軸56m）、（長軸122m，短軸36m），陷落柱具體情況如圖1 、表2 所示。

表2 工作面區域陷落柱情況表

2 工作面布置方案

2.1 考慮層間距影響因素

層間距在2.5～10m之間，根據極近距離下層煤回采巷道礦壓顯現劇烈的特點及工作面附近已有工作面相關經驗，工作面順槽采用內錯3.0m布置的形式，工作面切巷采用外錯15.0m布置形式。

2.2 考慮斷層影響

工作面賦存較多斷層，影響最大的三條斷層落差在0.7～1.7m之間，12-2#層煤層厚度為3.10～4.50m，平均煤厚3.75m。根據該礦現有的工作面開采經驗，決定斷層附近采取措施，直接回采通過斷層。

2.3 考慮陷落柱影響

工作面賦存3個陷落柱，其中X2、X3位于工作面中間區域，嚴重影響工作面的布置。工作面內陷落柱影響范圍為預測范圍，需要進行探巷進一步落實。

2.4 工作面布置方案

通過方案比較、工作面逐步優化，最終選擇的工作面方案如圖2 所示。

圖2 工作面布置方案圖

即該工作面按面長153m、走向長200m回采至51003-3巷；縮減面長，將縮減下來的支架及刮板輸送機等設備運送到其他工作面或地面；工作面按面長85.5m、回采至X2陷落柱，預計走向長231m。

3 工作面布置過程

（1）機掘一隊由北向南掘進施工21003機軌合一巷至81003-1切巷，再由東向西施工81003-1切巷，最后由北向南施工51003巷至51003-1巷結束。

（2）機掘二隊由北向南掘進施工51003回風運料巷并與機掘一隊施工的51003回風運料巷進行貫通，構成21003機軌合一巷→81003-1切巷→51003回風運料巷通風系統。

（3）機掘一隊繼續掘進施工21003機軌合一巷至切巷位置，并由東向西掘進施工81003切巷。

（4）機掘一隊施工期間，由機掘二隊掘進施工51003-1回風運料巷，并繼續掘進施工51003-2巷并與切巷貫通，形成21003機軌合一巷→81003-1切巷→51003回風運料巷及20113機軌合一巷→81003切巷→51003-2回風運料巷→51003-1回風運料巷→51003回風運料巷兩趟通風系統。

（5）在機掘一隊施工81003-1切巷期間，由探放水隊探清X3陷落柱影響范圍，并根據陷落柱影響范圍確定81003-1切巷具體長度（即81003-1工作面面長）及51003回風運料巷開口位置。

圖3 工作面回采效果圖

4 結論

（1）通過合理布置工作面，81003工作面成功開采出圖3陰影部分區域的煤炭共計15.5萬t，除陷落柱影響區域，遺失的煤量非常少，達到了精采細采的效果。

（2）綜合考慮工作面的地質因素、掘進施工工序、陷落柱探測及工作面生產系統的構建，特別是通風系統的形成等問題，采用最優方案進行工作面合理布置。為云崗礦的長效發展提供了保證，值得有相似問題的礦井借鑒。