綜采工作面切眼架棚和單體復(fù)合支護技術(shù)

楊永飛

(安徽淮北礦業(yè)股份有限公司朱莊煤礦,安徽淮北 235047)

綜采工作面切眼架棚和單體復(fù)合支護技術(shù)

楊永飛

(安徽淮北礦業(yè)股份有限公司朱莊煤礦,安徽淮北 235047)

綜采工作面切眼支護控頂面積大,要求支護強度高,特別是在高地壓、破碎頂板條件下頂板管理難度異常突出,本文介紹了朱莊煤礦在高地壓、破碎頂板條件下架棚巷道率先使用金屬限位梁配合液壓單體復(fù)合支護技術(shù),并分析了較工字鋼單一支護的優(yōu)缺點。同時對切眼施工過程中安全管理進行了分析總結(jié),為以后此類條件下切眼支護提供了經(jīng)驗。

高地壓 破碎頂板 架棚巷道 切眼刷大 單體支護

目前,切眼支護技術(shù)各礦都在實踐中不斷的探索,尋找符合本礦實際的支護工藝。朱莊煤礦地壓大,圍巖破碎,地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜,巷道支護多采用架棚支護。綜采工作面切眼架棚支護技術(shù),通過應(yīng)用與實踐,進行了幾次革新,采用架棚和單體復(fù)合支護技術(shù),逐步走向成熟。在Ⅲ5416綜采工作面,該工藝取得了圓滿成功。外注式液壓單體在綜采工作面切眼刷大施工中的應(yīng)用與實踐,具有科學(xué)性、先進性、安全性、實用性,經(jīng)濟效果顯著,現(xiàn)場操作方便等特點,對頂板管理具有較好的效果。

1 工程概況

附圖1 工字鋼單一支護圖

附圖2 架棚和單體復(fù)合支護圖

表1

Ⅲ5416綜采工作面為Ⅲ4采區(qū)左翼第八區(qū)段,左跨Ⅲ6采區(qū)至礦界(與楊莊礦邊界),右以Ⅲ4采區(qū)軌道下山為界。該面所采煤層為5煤,層位屬二疊系下統(tǒng)下石盒子組。煤層厚度0.7～3.4m,平均3.0m,屬中厚煤層。煤層賦存較穩(wěn)定。老頂為灰色,細、中粒砂巖厚4.0～6.0m;直接頂為黑色含植物葉片化石泥巖,“草帽”狀頂板發(fā)育,局部為薄層狀細砂巖厚2.0～4.0m。

2 支護參數(shù)選取

(1)切眼采用工字鋼架棚支護,外切眼支護規(guī)格為：梁×腿=3.4m×3.0m,凈高2.6m;里切眼支護規(guī)格：梁×腿=3.2m×3.0m,凈高2.6m。切眼刷大后斷面為：上寬6.5m,下寬7.9m。外切眼和里切眼交接處采用1m金屬限位梁配合DW31—250/100X型液壓單體支柱替代工字鋼棚腿進行支護,單體打設(shè)時一梁一柱,間距1m。

(2)臨時支護：超前臨時支護采用金屬前探梁,前探梁采用3根長4m的24Kg/m軌道,等距離均與布置。每根探梁采用三個固定卡子進行固定。端面防片幫梁固定在前探梁的前端,緊貼迎頭煤壁,防片幫梁長度1.8m,每個防片幫梁三個固定點,固定三塊厚度30mm的護幫板,護幫板的長度根據(jù)巷道端面的實際寬度來確定。每幫護幫探梁采用兩根長3m直徑50mm的鋼管,每根不少于3固定點;護幫板使用鋼帶加工,每幫護幫板四塊并垂直護幫探梁布置、距離頂梁不大于300mm,距底板不大于1000mm,兩板間距300mm。

(3)補強支護：外切眼采用1m限位梁配合DW31—250/100X型液壓單體支柱超前迎頭10m加固支架。里切眼采用1m限位梁配合DW31—250/100X型液壓單體支柱滯后迎頭2m補強支護。單體打設(shè)時一梁一柱,間距1m,距棚梁牙頦0.6m。

3 施工工藝及工序

采用炮掘施工方式：施工外切眼→外切眼超前單體加固→放炮掘進→超前支護→預(yù)放鋼梁→單體配合限位梁替代外切眼棚腿→里切眼單體補強支護。

4 切眼使用兩種支護形式優(yōu)缺點比較

朱莊煤礦以往采用工字鋼單一支護(附圖1),該支護為被動支護,支架整體穩(wěn)定性差,當(dāng)受巷道兩側(cè)水平壓力或遇到頂板破碎時,容易推垮工字鋼棚,造成冒頂事故,存在諸多不安全、不經(jīng)濟的因素。

架棚和單體復(fù)合支護(附圖2)在Ⅲ5416工作面施工中得到了成功的運用,從現(xiàn)場使用情況來看,該支護工藝提高了切眼支護強度,有效控制了巷道圍巖變形量,支護效果良好,施工的安全性能也得到較大提高?，F(xiàn)將架棚和單體復(fù)合支護優(yōu)點分析如下：

(1)提高了工字鋼棚的整體穩(wěn)定性。工字鋼架棚為被動支護,頂?shù)装鍋韷褐Ъ苋菀鬃冃?里、外切眼均采用單體補強支護增強了支架抗壓能力。里、外切眼交接處的限位梁對兩側(cè)的工字鋼棚梁水平位移起到限制作用,當(dāng)支架受到水平側(cè)向壓力作用時,可有效減少工字鋼棚梁的水平位移,有效避免了頂板來壓推棚的現(xiàn)象。選取同一煤層相鄰Ⅲ5414綜采工作面切眼刷大期間巷道礦壓觀測情況進行對比：

從礦壓觀測的效果看,該工藝可有效控制頂?shù)装逡平考皟蓭鸵平?為綜采工作面安裝提供了較大的作業(yè)空間,為綜采安裝提供了可靠地環(huán)境保障。

(2)減少了支護成本的投入。每棚可減少工字鋼腿兩根,大大減少了掘進施工成本投入,杜絕了資金成本不必要的投入。

Ⅲ5416工作面長220m,棚距0.7m,可少用工字鋼腿(220/0.7)×2=628根。每根工字鋼按330元。

節(jié)約成本：628根×330元/根=207240元。

按礦每年回采6個采煤工作面計算：

每年可實現(xiàn)直接效益：207240×6=1243440元。

(3)優(yōu)化施工工序,提高施工效率。掘進切眼刷大期間減少了栽棚腿的工作量;綜采安裝期間避免了回收中間兩根工字鋼腿。降低了職工勞動強度,為安全生產(chǎn)提供了保障。

5 安全管理

①每次開工前,跟班人員必須對工作地點的安全情況進行一次全面檢查,在確認無安全隱患后,方可正常施工。②嚴格落實“敲幫問頂”制度,打眼前、放炮后及施工過程中,施工人員采用長釬,站在支護完好地點,將巷道頂幫的活矸危巖找凈,找頂結(jié)束后方可進行后續(xù)工作。③規(guī)范使用超前臨時支護和防片幫設(shè)施,嚴禁“空頂”、“空幫”作業(yè)。④單體打設(shè)要正規(guī)有勁,初撐力不小于6MPa,單體必須穿鐵鞋并拴防倒繩。單體要編號管理,每班驗收員要對單體顆顆監(jiān)測并做好記錄,發(fā)現(xiàn)漏液或損壞的單體必須及時補液或更換。

6 結(jié)語

綜采工作面切眼架棚和單體復(fù)合支護技術(shù)實現(xiàn)了高地壓、破碎頂板條件下切眼快速、安全施工,對類似條件下切眼支護具有極大的借鑒意義。

楊永飛(1987.02-),男,安徽省淮北市,助理工程師,從事掘進技術(shù)管理工作。