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小研楊莊礦采空區(qū)的技術(shù)處理
1.引言
Ⅲ532 綜采工作面為Ⅲ53 采區(qū)西翼首采工作面，該面走向長度700m，傾斜長度130m。采深約293m，工作面煤層厚度0.5～3.09m，平均厚度2.5m，煤層傾角10～18°，平均約15°，煤層直接頂為泥巖，0.3～1.0，平均0.5m,總體為外部厚，里部薄，切眼及初期回采厚度為0.3～0.5m。老頂為閃長玢巖，厚度12～20.22m,平均16m，在閃長玢巖底部有少量的天然焦，厚度在1.0 左右，不穩(wěn)定。煤層底板為泥巖，平均厚度為9m。由于4、5 煤層相距較近，在回采過程中，局部地段4 層位火成巖構(gòu)成5 煤的直接頂板。就Ⅲ53 采區(qū)而言，采區(qū)西翼4 層火成巖厚度絕大部分在15m 以上，范圍走向約800m,傾斜長約1200m,在上部4、5 煤層層間距僅0.5m 左右，下部4、5 煤層間距1～2m；而采區(qū)東翼，4 層火成巖厚度大部分厚度也在15m 以上，范圍走向約800m,傾斜長度600m,與采區(qū)西翼相比，4、5 煤層層間距較大，在3～12m 之間，大部分在4m 以上[1]。
2.工作面巷道布置及回采工藝
2.1 巷道布置概況
①工作面采用機、風、軌三巷布置方式，其中軌道巷因斷層影響未能作為進料、進風使用，只作為排水路線。巷道為煤巷沿底布置，屬五煤層，工作面上部為不可采邊界；東北為采區(qū)上山保護煤柱；西南部到不可采邊界；下部為Ⅲ534 工作面（未采區(qū)）[2]
②機、風、切眼概況[3]
風巷：施工為工字鋼棚支護，梁×腿＝3.2×2.8m，棚距為500mm；
機巷：施工為工字鋼棚支護，梁×腿＝3.6×2.8m，棚距為500mm；
切眼：施工為錨帶棚復合支護，寬×高＝6.8×2.6m 的矩形斷面。
③工作面及巷道布置平面圖。
2.2 回采工藝
該工作面采用綜采工藝，其支架及設(shè)備型號所示。
3. 工作面初期開采狀況及結(jié)果
1、工作面于4 月2 日開始安裝，5 月21 日工作面試生產(chǎn)，工作面回采初期（5 月21日-7 月8 日），推進20m，出煤11081 噸，無明顯的礦壓顯現(xiàn)，工作面初撐力在泵壓的60－80％。原因為：局部煤層較厚，加之煤層直接頂厚度變化大，造成部分支架超高，升不上勁，抵車、拉架困難。同時因工作面傾角大造成支架傾斜、夾架、爬架等現(xiàn)象，嚴重影響正常生產(chǎn)進度。后經(jīng)采取針對性措施，如：安設(shè)防倒千斤頂、工作面提車、提架降低采高，對工作面局部超高段支架頂梁上裝木垛等[4]。經(jīng)實施，效果明顯，工作面于7 月8 日恢復正常生產(chǎn)，但由于工作面煤層基本頂為火成巖，厚度大，硬度高，沒能及時冒落，而直接頂較薄，造成采空區(qū)大面積懸頂，支架初撐力及工作阻力無明顯變化，頂板無來壓趨勢，對安全構(gòu)成很大威脅，尤其上端頭段，天然焦厚度大，致使工作面超高在4m 左右，給工作面安全管理帶來很大困難[5]。
2、截至7 月18 日，風巷推進62m,機巷推進35m，工作面仍無明顯老頂來壓（垮落）征兆，經(jīng)集團公司與礦研究決定工作面停采，同時研究制定深孔控制爆破方案，對采空區(qū)頂板進行強放。為鉆場及鉆孔布置平面示意圖，為鉆孔設(shè)計布置剖面示意圖[6]。
4.觀測結(jié)果及分析
爆破后，根據(jù)集團公司要求，工作面繼續(xù)向前回采。工作面共向前推進5m（其中2.2m使棚），推進5 米期間壓力顯現(xiàn)不明顯。8 月13 日8 時，采空區(qū)中下部開始較大面積的局部剝離跨落，如所示。從14 到28 架的大塊冒落，冒高在1 倍采高以上，面積1197.81m2；從35 到54 架的大塊冒落，冒高在1.5 倍采高以上，面積1809.05m2，局部剝離冒落總面積為3006.87m2,則采空區(qū)冒落率為36.94％。工作面下部1－13 架斜弧形懸頂20m，14－28 架的支架后方呈大塊狀冒落，面積為1197.80m2；中下部29－39 架懸頂未落，面積為507.53m2；工作面上部55－86 架老塘完整懸頂未落，面積為3502.29m2。
通過觀測，爆破落頂基本達到目標。由于火成巖的強度較高，在采動壓力下跨度很大的堅硬頂板才垮落，因此建議該工作面更換采礦方法，采用刀柱式留煤柱開采。另開開切眼并更換更大支撐力的液壓支架后，生產(chǎn)可以正常進行。
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參考文獻
[1] 崔洪慶, 韋重韜, 司榮軍. 地質(zhì)學基礎(chǔ)[M]. 徐州: 中國礦業(yè)大學出版社, 2012.
[2] 徐永圻. 采礦學[M]. 徐州: 中國礦業(yè)大學出版社, 2003.
[3] 東兆星, 吳士良. 井巷工程[M]. 徐州: 中國礦業(yè)大學出版社, 2004.
[4] 劉鴻文. 材料力學Ⅰ,Ⅱ[M]. 北京:高等教育出版社,2004[5] 蔡美峰. 巖石力學與工程[M]. 北京: 科學出版社, 2002.
[6] 錢鳴高, 石平五. 礦山壓力與巖層控制[M]. 徐州: 中國礦業(yè)大學出版社, 2003.
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