断层群、陷落柱附近极近距离煤层工作面的合理布置

白雁斌

（大同煤矿集团云岗矿，山西 大同 037017）

极近距离煤层开采是指开采煤层与上覆煤层层间距较小，通常层间距在4m以下的下部煤层开采的方法。极近距离煤层工作面布置主要体现在下煤层与上覆煤层巷道错位、错距布置问题及下煤层掘进支护问题。以往的研究对象，多未考虑工作面区域内断层、陷落柱影响，且普遍研究极近距离下煤层工作面顺槽及切巷的布置及支护问题。云岗矿地质条件比较复杂，为了有效地回收该区域的煤炭资源，必须将工作面进行合理布置，达到精采细采的目的。

1 概况

12-2#层81003工作面区域尚未开发，属于极近距离煤层，存在断层与陷落柱。81003工作面区域位于12-2#层410盘区南部，该区域地面水平标高为 +1240m～ +1308m，工作面标高为 +996m～+1016m。工作面南高北低，北部为12-2#层410-4皮、410-4轨、510-4回三条盘区巷道，西部为已圈定的12-2#层81005工作面，南部和东部均为未开拓区域。该区域煤层厚度为3.10m～4.50m，平均煤厚3.75m；含有两层夹石，夹石厚度为0.1m～0.2m之间，平均约0.15m。煤层倾角3°～5°，平均4°。直接顶板为灰白色细砂岩，上部夹有薄层粉砂岩，中部较破碎，水平层理发育，底部节理发育，矿物成分以长石、石英为主，含黑色成分及云母，局部含有深灰色泥岩，岩石破碎。

该区域煤层与上覆煤层层间距由北向南方向逐渐降低，西北方向最大，12-2#层与10层煤层间距达到10m，东南方向最小，层间距不到3m，具体情况如图1 所示。

该区域位于81037、81037-1两个工作面下方，其中81037工作面面长168m，走向长180m，2015年4月回采完毕；81037-1面长64.5m，走向长200m，2015年11月回采完毕。

图1 工作面区域地质情况平面图

该区域赋存较多断层，其中对工作面回采影响最大的有3条，落差在0.7～1.7m之间，均为正断层，具体情况如图1 、表1 所示。

表1 工作面区域断层情况表

该区域赋存4个陷落柱（X1、X2、X3、X4），其中3个陷落柱（X1、X2、X3）对工作面的布置及回采存在影响。根据上覆煤层的揭露情况预测本区域3个陷落柱影响范围分别为（长轴56m，短轴29m）、（长轴101m，短轴56m）、（长轴122m，短轴36m），陷落柱具体情况如图1 、表2 所示。

表2 工作面区域陷落柱情况表

2 工作面布置方案

2.1 考虑层间距影响因素

层间距在2.5～10m之间，根据极近距离下层煤回采巷道矿压显现剧烈的特点及工作面附近已有工作面相关经验，工作面顺槽采用内错3.0m布置的形式，工作面切巷采用外错15.0m布置形式。

2.2 考虑断层影响

工作面赋存较多断层，影响最大的三条断层落差在0.7～1.7m之间，12-2#层煤层厚度为3.10～4.50m，平均煤厚3.75m。根据该矿现有的工作面开采经验，决定断层附近采取措施，直接回采通过断层。

2.3 考虑陷落柱影响

工作面赋存3个陷落柱，其中X2、X3位于工作面中间区域，严重影响工作面的布置。工作面内陷落柱影响范围为预测范围，需要进行探巷进一步落实。

2.4 工作面布置方案

通过方案比较、工作面逐步优化，最终选择的工作面方案如图2 所示。

图2 工作面布置方案图

即该工作面按面长153m、走向长200m回采至51003-3巷；缩减面长，将缩减下来的支架及刮板输送机等设备运送到其他工作面或地面；工作面按面长85.5m、回采至X2陷落柱，预计走向长231m。

3 工作面布置过程

（1）机掘一队由北向南掘进施工21003机轨合一巷至81003-1切巷，再由东向西施工81003-1切巷，最后由北向南施工51003巷至51003-1巷结束。

（2）机掘二队由北向南掘进施工51003回风运料巷并与机掘一队施工的51003回风运料巷进行贯通，构成21003机轨合一巷→81003-1切巷→51003回风运料巷通风系统。

（3）机掘一队继续掘进施工21003机轨合一巷至切巷位置，并由东向西掘进施工81003切巷。

（4）机掘一队施工期间，由机掘二队掘进施工51003-1回风运料巷，并继续掘进施工51003-2巷并与切巷贯通，形成21003机轨合一巷→81003-1切巷→51003回风运料巷及20113机轨合一巷→81003切巷→51003-2回风运料巷→51003-1回风运料巷→51003回风运料巷两趟通风系统。

（5）在机掘一队施工81003-1切巷期间，由探放水队探清X3陷落柱影响范围，并根据陷落柱影响范围确定81003-1切巷具体长度（即81003-1工作面面长）及51003回风运料巷开口位置。

图3 工作面回采效果图

4 结论

（1）通过合理布置工作面，81003工作面成功开采出图3阴影部分区域的煤炭共计15.5万t，除陷落柱影响区域，遗失的煤量非常少，达到了精采细采的效果。

（2）综合考虑工作面的地质因素、掘进施工工序、陷落柱探测及工作面生产系统的构建，特别是通风系统的形成等问题，采用最优方案进行工作面合理布置。为云岗矿的长效发展提供了保证，值得有相似问题的矿井借鉴。