浅谈跳采在上榆泉煤矿应用的成效

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摘要：煤矿开采矿压显现明显、支护困难，严重制约了矿井安全、高效发展。针对上榆泉煤矿9#煤层、10煤层的工作面在回采过程中受到采动影响，致使导致顺槽片帮严重，为了补强支护，造成大量人力、材料浪费。为了改变现状，上榆泉煤矿采用跳采的工作面布置方式，然后按照工作面布置方式，进行有时间节点的掘进、回采，有效躲避了动压的影响，大量节约了人力材料投入。

关键词：浅埋深开采；跳采；复杂煤层；采动影响；躲避动压

【分类号】：TM73

引言

煤矿开采矿压显现明显、支护困难，严重制约了矿井安全、高效发展。针对上榆泉煤矿9#煤层的工作面在回采过程中受到动压影响，导致顺槽片帮严重，为了补强支护，造成大量人力、材料浪费。为了改变现状，上榆泉煤矿采用跳采的工作面布置方式，然后按照工作面布置方式，进行有时间节点的掘进、回采，有效躲避了动压的影响，大量节约了人力材料投入。

一、煤矿概况

上榆泉煤矿位于山西省河东煤田河曲矿区南部，地理坐标东经111°13′00″-111°20′15″，北纬39°11′45″-39°16′43″，井田地处黄河东岸，北接黄柏井田，南靠火山煤矿，东边为煤层露头，西边是黄河为界，井田东西宽3.2-8.2km，南北长1.8-6.0km，面积约28.5km2，井田地质储量9.4亿吨，可采储量5.4亿吨，矿井建设规模500万吨/年，矿井设计服务年限129.4年。目前开采9#煤层和10#煤层。

二、开采中遇到的问题

上榆泉煤矿9#煤层属于浅埋深煤层（埋深70m-90m），以往综采工作面未采用跳采时，回采过程中与工作面相隔20m保护煤柱的巷道受动压影响，导致片帮严重，出现底鼓，顶板不好控制，需补强支护，造成支护材料和人力大量浪费。

三、实例问题分析

上榆泉煤矿907综采工作面辅运顺槽与908主运顺槽平行布置（见图一），中间相隔20m保护煤柱。待907综采工作面初采时908备采工作面已经形成，907综采工作回采至907辅运顺槽1500m时，908主运顺槽1600m至1400m段矿压显现严重，出现片帮爆帮、顶板离层及底鼓现象。上榆泉煤矿生产办在总工程师的领导下，果断采取补强支护等手段，造成大量人力财力浪费（左图为908主运顺槽受动压影响的压力显现现象，右图为908受采动影响后采取了补强支护）。

经上榆泉煤矿生产办在总工程师的指导下，分析原因，掌握数据，进行对巷帮片帮、顶板离层、底板鼓起现象进行实时观测。利用理论知识和现场实际结合，进行研究分析总结。

（1）原因分析：

a）由于9#煤层属于浅埋深，采空区上覆岩层顶板垮落直接延伸到地表下沉，这个过程必然导致907辅运顺槽与908主运顺槽间的保护煤柱呈现不同程度的压力显现，。近10年的实践经验证明，这个周期时间约3个月。

908主运顺槽与907辅运顺槽间隔20m的保护煤柱，在907工作面回采过程中，907工作面采空区顶板随着工作面的推移导致垮落，由于9#煤层顶板坚硬，导致907辅运顺槽部分顶板与907辅运顺槽、908主运顺槽间隔20m的保护煤柱形成悬臂梁，如图。

C）由于9#煤层属于浅埋深，采空区上覆岩层沉降可延伸到地表，悬臂梁上覆岩层重力G直接作用在悬臂梁上。重力G分解为F1和F2，其中F1为直接作用在保护煤柱上的力，如图。

d）力的作用对保护煤柱的破坏程度。

在保护煤柱在F的作用下，F分解为水平向右的力F4和垂直向下的力F3，当F4超过一定界限时，导致908主运出现底鼓现象；同时F3超过一定界限时，产生908主运顺槽副帮片帮，如图。

（2）通过近十年的开采经验，工作面在回采的过程中，采空区的上覆岩层的结构必然经历“稳定-失稳-再稳定”的过程，而这个周期约3个月。

（3）研究利用跳采的方式，躲避采空区“稳定、失稳、稳定”的过程。

开采顺序选择

a掘进顺序：

掘进一队：901主运顺槽901切眼902主运903主运

903切眼904主运905主运905切眼906主运

掘进二队：901辅运902辅运902切眼903辅运904辅运904切眼905辅运906辅运906切眼

b回采顺序：901902903904905906907

要求： 每一个工作面掘进是都要根据时间节点来限制，如果工作面回采后，待工作面末采结束三个月后在进行相邻工作面巷道掘进。（如图所示）

四、运用跳采前后效果对比：

1、上榆泉煤矿采用跳采后，在顺槽掘进时帮网无需吊挂，几乎无片帮，巷道无变形，回采时采煤工作面顺槽片帮情况减少，1m巷道可节约网片40元，一年可掘进顺槽7000m，仅网片可节约28万元，锚杆可节约14000根，每根按30元（含药卷），可节省42万元，合计可节约70万元。

2、为采掘一线员工在作业时提高了安全系数，大大降低了片帮对人员的伤害。

结语：随着煤矿科学不断的发展进步，但是动压显现对煤矿开采仍然是困扰煤矿工作的难题，上榆泉煤矿合理运用跳采的方式躲避动压影响，给其他兄弟矿井开采提供了宝贵经验，在地质构造相似，开采条件相似的矿井可以借鉴参考。