摘要：1505工作面是红岭煤矿15采区南翼中部工作面，上部为FB57断层（落差80m，与设计工作面上巷之间留设有保护煤柱30m），下部为1507采空区，南部为14061采空区，北部至15101外切眼。该工作面条件及其复杂，一面紧邻断层，三面为采空区。如何节约成本、综合利用原有巷道，增加工作面设计储量，缓解采掘接替紧张的局面，成为矿井面临的重大问题。我矿积极探索经验，经过反复研究，优化了工作面设计，坚持以降低成本，减少员工劳动强度的同时提高工效，提升安全生产管理。
关键词：断层 采空区 储量 利用 巷道 研究 工效 成本 资源 浪费 提高 回采率
1 成果内容
1.1煤层赋存特征
1505工作面二1煤层稳定，厚度变化不大，在6.8～7.1m之间，煤种为瘦煤，较稳定厚煤层，黑、灰黑色，玻璃～强玻璃光泽，条痕为黑褐色，阶梯状，参差状断口，以碎块状为主，局部为层状及条带状结构，内生裂隙发育，容重为1.39t/m3。属低水、低灰、特低硫、低磷分、高发热量的炼焦用煤和炼焦配煤。
表1 煤层特征情况表
1.2煤层顶底板情况
1505工作面煤层顶、底板岩性是以勘探钻孔及采区周边巷道工程揭露资料综合而得，顶、底板组合是整合接触关系。
二1煤层在工作面直接底为泥岩，平均厚度约8.39m；基本底为细粒砂岩，平均厚度在约1.58m。
二1煤层在工作面直接顶为砂质泥岩，平均厚度在约4.16m，节理比较发育，容易垮落。基本顶为中-细粒砂岩，平均厚度15.07m，硅质胶结，较坚硬，难垮落。
表2 煤层顶底板情况表
1.3地质构造
工作面区域内煤层属于单斜构造。根据周边采掘情况及勘探钻孔资料综合分析，该工作面内及周边共发育断层2条。工作面中段为小型背斜，无陷落柱、天窗等地质构造，工作面上巷沿FB57断层下盘防隔水保护煤柱掘进，煤层可能受断层牵引影响。
表3 断层具体情况表
1.4水文地质情况
1.4.1工作面主要含水层及突水危险性分析
根据矿井勘探资料、抽水试验资料及实际揭露资料，我矿主要含水层为奥陶系灰岩裂隙承压含水层，该含水层位于二1煤层下部约150m，静水位标高约+127.5m。
根据《煤矿防治水规定》突水系数计算公式：
根据修订后底板等高线，1505工作面最低标高约-256m，工作面底板隔水层受到水头压力约5.34MPa，该工作面突水系数0.036MPa/m，无突水危险性。
1.4.2其他充水因素
（1）顶板砂岩裂隙水。根据1507工作面回采情况分析，1505工作面在掘进期间顶板砂岩裂隙水将以滴水、淋水形式充入巷道，对掘进基本无影响。
（2）14采区采空区积水。1505南部的14采区采空区上下相通，根据1507下巷探放水情况，南部的14采区采空区内无积水。
（3）断层水。1505位于FB57断层下盘，且与该断层之间留设煤柱30m，但断层落差40～80m，上巷范围内顶板遭到破坏，顶板滴、淋水可能大于其他地区。
（4）钻孔水：13-03位于1505工作面里段，距该钻孔最短距离19.7m。13-03钻孔成孔于1978年01月份，终孔于奥陶系马家沟组。经过查询，该钻孔封孔质量可靠，对掘进无影响。
1.4.3涌水量
根据下部紧邻的1507工作面采掘实际情况分析，1505工作面预计掘进期间正常涌水量20m3/h，预计最大涌水量50m3/h，回采期间正常涌水量40m3/h，预计最大涌水量70m3/h。
1.5工作面设计情况
充分利用原有巷道进行设计，形成独立可靠的通风系统、运输系统、供电系统、排水系统、防尘及供水系统、监测监控系统：利用原1503下巷车场做为新设计工作面的上巷车场，前期利用1507工作面上巷车场做为新设计工作面的下巷车场，后期利用1507工作面下巷车场做为新设计工作面的下巷车场，利用原15101、15081工作面的外切眼做为运输巷，利用原15采区专用回风巷（部分）形成新工作面的上巷车场。具体工程量如下：
1505设计总工程量约3159.8m，1505上巷设计工程量为1255.1m，1505上巷车场设计工程量为229.7m，下巷设计工程量为1274m，切眼设计工程量为122m，1505运输巷设计工程量为230.5m，1505下巷行人巷34.9m，1505上巷临时回风巷13.6m。其中岩巷约278.2m，煤巷2881.6m。
1.6原设计存在问题
（1）留设煤柱多，累计留设煤柱250m，储量26.8万吨，极大的造成煤炭资源的浪费。
（2）岩巷工程量大，约190m，且大坡度下山施工，工作量大，施工难度大。
（3）需揭煤一次，影响施工进度。
（4）施工工期长，预计全部工程施工完成需16个月，导致接替脱节。
优化前工作面设计图附后。
2、项目创新点
2.1优化设计方案后比原设计可多回采煤炭资源月26.8万吨，按目前煤炭价格800元/吨，可增加营业收入268000×800=2144000000元，约为2.144亿元。
2.2可利用原巷道多，节约施工巷道的成本。可利用巷道包括1503下巷车场（岩）204m、1507上巷车场（岩）301m、1507下巷车场（岩）258m，15101及15081外切眼（煤）220m。累计少施工岩巷763m，每米岩巷成本约为1.5万元，可节约成本1144.5万元。
2.3工期提前，有效的保证了接替。因较原方案少施工岩巷较多，预计13月可完成所有掘进工程，工期提前3个月，有效的保证了工作面接替。
2.4新设计所有巷道不需揭煤，安全系数更高。
2.5与原方案想比，下巷沿采空区可提前掘进，可先对FB57断层进行探测，为上巷掘进提供技术支撑。
2.6下巷沿采空区可提前掘进，可对上巷为位置进行瓦斯抽放，消除了上巷掘进时瓦斯对安全的危险。
3、效果评价
大落差断层附近沿采空区布置工作面的设计在红岭矿的研究与应用在红岭矿的研究应用达到以下效果：减少了煤炭资源的浪费，提高了煤炭资源的回采率；充分利用了原有巷道，降低了巷道的施工成本；缩短了巷道的施工工期，有效的保证了工作面接替；新设计所有巷道不需揭煤，施工安全系数更高；可先对FB57断层进行探测，为上巷掘进提供技术支撑；消除了上巷掘进时瓦斯对安全的危险。
作者简介：许强，中级职称，现任安阳鑫龙煤业（集团）红岭煤业有限责任公司生产技术部业务主管
附巷道工程量统计和优化后的设计
图1 工作面设计图（优化后）
图2 工作面设计图（优化前）
论文作者:许强
论文发表刊物:《基层建设》2018年第29期
论文发表时间:2018/11/17
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