綜放工作面快速過復(fù)雜條件探巷技術(shù)實踐

綜放工作面快速過復(fù)雜條件探巷技術(shù)實踐

劉創(chuàng)，晁紅彬

(禹州棗園煤業(yè)有限公司，河南 禹州 460671)

[摘要]棗園礦23081綜放工作面受云蓋山大斷層影響，在掘進(jìn)過程中遇大面積薄煤帶及斷層組，為詳細(xì)探清工作面地質(zhì)狀況，在工作面中部進(jìn)行巷探。針對23081工作面的復(fù)雜條件，提出探巷錨索梁支護(hù)、工作面調(diào)斜、開挖通風(fēng)孔等解決思路，并根據(jù)實際情況，確定施工技術(shù)方案，安全快速地通過了探巷，最大限度地回采了煤炭資源。

[關(guān)鍵詞]綜放面；探巷；工作面調(diào)斜；超前支護(hù)

[中圖分類號]TD263.4[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]B

[收稿日期]2014-05-19

DOI[]10.13532/j.cnki.cn11-3677/td.2015.01.010

[作者簡介]劉創(chuàng)(1985-)，男，河南虞城人，工程師，從事煤炭開采工作。

Technology of Full-mechanized Caving Mining through

Detection Roadway under Complex Condition

[引用格式]劉創(chuàng)，晁紅彬.綜放工作面快速過復(fù)雜條件探巷技術(shù)實踐[J].煤礦開采，2015，20(1)：33-35.

受地質(zhì)條件的影響，采面在掘進(jìn)過程中需要通過物探、鉆探及巷探對前方地質(zhì)狀況進(jìn)行探查，以確定前方地質(zhì)構(gòu)造來確定采煤工作面設(shè)計。在地質(zhì)條件復(fù)雜工作面，物探和鉆探無法使用到位，需不同程度地做探巷以確定采煤設(shè)計及回采方案。采面正常推進(jìn)至老探巷時，會使采面通風(fēng)系統(tǒng)復(fù)雜，同時也會增加采面瓦斯及頂板管理難度。

1工作面概況

棗園礦23081綜放工作面位于23采區(qū)，地面標(biāo)高+340～+390m，井下標(biāo)高為-76～-126m，北為22061工作面(未采),南為云蓋山斷層,西為井田邊界保護(hù)煤柱,東黑溝斷層。

23081工作面走向長度408m，傾向長度111m。工作面所采煤層為二1煤，該煤層整體較穩(wěn)定，黑色，呈瀝青、金屬光澤，粉末狀、糜棱狀，少量塊狀，較松軟，以亮煤為主，含少量鏡煤及暗煤，為半亮型煤。局部含豆?fàn)铧S鐵礦結(jié)核，煤層結(jié)構(gòu)較簡單，煤層堅固性系數(shù)為0.15～0.37。上、下巷實際揭露煤層厚度最大11.2m，最小0.9m，平均4.32m，煤層傾角18～21°，平均19°。工作面地溫平均22℃，工作面絕對瓦斯涌出量為3.4m3/min，所采二1煤煤塵具有爆炸危險性，自燃等級Ⅲ級，屬不易自燃煤層。

工作面采用走向長壁綜合機械化放頂煤采煤法，全部垮落法管理頂板。工作面基本頂平均厚度9.1m，巖性為細(xì)砂巖；直接頂平均厚度3.2m，巖性為中粒砂巖；直接底平均厚度0.2m，巖性為炭質(zhì)泥巖；基本底平均厚度8.0m，巖性為粉砂巖和泥巖。

工作面位于云蓋山正斷層上盤，總體為單斜構(gòu)造。該探巷采用錨網(wǎng)索配合鋼帶進(jìn)行支護(hù)，巷道規(guī)格2.6m×2m，該巷實際揭露斷層4條，分別為F2-1，F(xiàn)2-2，F(xiàn)2-3，F(xiàn)2-4，落差分別為2.3m，2.8m，2.5m，5m，根據(jù)實際揭露情況分析，揭露斷層均不導(dǎo)水。探巷平面布置見圖1，探巷實測剖面見圖2。

圖1　23081工作面探巷平面布置示意

23081綜放工作面選用MG-160/375-WDI型采煤機落煤，SGZ-630/320型刮板輸送機運煤，ZF3200/16.5/27型綜采放頂煤液壓支架支護(hù)頂板，上下端頭分別使用2架ZFG3400/17/27型綜采放頂煤過渡液壓支架支護(hù)，全部垮落法管理采空區(qū)。

2問題的提出

由于23081探巷與工作面基本平行,且23081綜放工作面受云蓋山正斷層影響，礦壓顯現(xiàn)十分明顯,經(jīng)過靜壓和采動動壓影響，探巷頂板已十分破碎。探巷實際揭露4條斷層, 斷層附近頂板更加破碎。工作面正常偽傾斜角在91°左右，而探巷與機巷夾角為89°，探巷與工作面的夾角較小，使交岔處在工作面大面積同時暴露，造成工作面控頂距突然增大，增加了頂板管理難度。為了減少推進(jìn)時斷層及探巷對工作面回采工作的影響，工作面需提前考慮回采方案。在此過程中，通過此探巷的技術(shù)管理難點，主要是工作面通過時與探巷交匯處的支護(hù)管理。該交匯三角處，煤體基本酥散，工作面極易發(fā)生大面積漏冒，造成工作面出現(xiàn)較大質(zhì)量事故，影響工作面安全生產(chǎn)。因此，如何增大工作面?zhèn)蝺A斜角，并保證工作面運輸機與轉(zhuǎn)載機搭接正常，不影響生產(chǎn)；如何減少工作面與探巷揭露面積、揭露時間；工作面支護(hù)強度如何保證，成為本次過探巷的技術(shù)重點。

3解決思路

(1)該探巷沿頂采用錨網(wǎng)索支護(hù)，斷層處巷幫較高，采用幫部錨索梁支護(hù)。探巷在工作面回采前，首先對探巷內(nèi)的幫部錨桿、鋼帶、金屬網(wǎng)進(jìn)行了回收，然后對巷道進(jìn)行了密閉。由于探巷內(nèi)部分地點尚有大量底煤，探巷內(nèi)幫部無支護(hù)時，受采面動壓及斷層構(gòu)造壓力影響，幫部外移，底板鼓起，大大縮小探巷斷面，使工作面回采至此處時，可以減少老巷暴露面積。

(2)在工作面距離探巷20m時，對工作面進(jìn)行調(diào)斜，通過調(diào)整工作面?zhèn)蝺A斜角,在保證正常生產(chǎn)的前提下,人為調(diào)整探巷與工作面的夾角, 減小探巷在工作面的暴露長度,避免出現(xiàn)范圍較大的壓力集中區(qū)，降低管理難度。由于探巷內(nèi)有4處斷層，工作面在回采揭露斷層時，要及時對空頂部分使用圓木做人工假頂，保證支架初撐力，必要時人工打超前。

(3)工作面在距離探巷15m時，快速調(diào)整工作面支架狀態(tài)，根據(jù)探巷實測剖面圖，選擇降低工作面采高，并割部分底矸，減少揭露探巷空間。

(4)根據(jù)該工作面上巷實際揭露情況，距離探巷30m處，煤層逐漸變厚，且受斷層構(gòu)造影響，構(gòu)造應(yīng)力大，瓦斯涌出量增大。為防止回采該厚煤段時，瓦斯大量涌出并在探巷內(nèi)積聚，造成瓦斯超限，因此提前在回采至距探巷50m時，在探巷密閉上部挖開一個通風(fēng)孔，使探巷內(nèi)瓦斯緩慢釋放。

4施工方案和技術(shù)

4.1　施工方案

探巷在施工完畢后，對工作面進(jìn)行鉆探。在工作面安裝前對探巷幫部錨桿、鋼帶、金屬網(wǎng)進(jìn)行了回撤，并進(jìn)行了密閉工作。在工作面回采至距離探巷50m時，在探巷上密閉上部打開一個通風(fēng)孔，并通過通風(fēng)孔對探巷進(jìn)行觀察。探巷內(nèi)底板鼓起，幫部收斂，但頂板受錨索梁作用，相對較為完整?？紤]到探巷內(nèi)部分地段底煤較厚，探巷空間具有進(jìn)一步縮小條件，采取對探巷進(jìn)行靜水壓慢滲，從工作面上巷探巷左右?guī)瓦M(jìn)行深孔注水，加快探巷兩幫及底板變形，同時對探巷前后煤體充分濕潤增加煤體粘結(jié)力。至工作面回采至探巷10m處，通過通風(fēng)孔，可以看出探巷兩幫收斂量很大，僅頂部剩余少量三角空間。

4.2　工作面及探巷瓦斯管理措施

23081綜放工作面為高瓦斯工作面，在正?；夭蓵r，工作面上隅角瓦斯?jié)舛仍?.2%～0.4%之間，因此工作面過探巷期間的通風(fēng)管理十分關(guān)鍵。而探巷壓力顯現(xiàn)十分明顯，一般紅磚密閉極易碎裂，造成工作面漏風(fēng)引起工作面風(fēng)量不夠，瓦斯增大。完全密閉探巷，又容易造成探巷內(nèi)瓦斯涌出，在探巷內(nèi)形成瓦斯罐，帶來安全隱患。經(jīng)過反復(fù)論證，最終采用編織袋裝煤粉，在探巷上部靠近密閉處進(jìn)行堆放，并在上部預(yù)留200mm的通風(fēng)孔，用來釋放瓦斯和觀察探巷內(nèi)情況。

4.3　工作面調(diào)斜及偽傾角的確定

從探巷實測剖面圖可以看出，該探巷受4個正斷層影響，煤層變化大，探巷自上部到下部煤層逐步變厚，23081運輸巷布置在探巷下部，采用U型鋼支護(hù)，因此工作面下部不會與探巷直接交匯，工作面同時揭露探巷上部越少，要求工作面?zhèn)蝺A斜角越大，因此在滿足工作面運輸機與轉(zhuǎn)載機搭接可正常生產(chǎn)的前提下，應(yīng)最大限度地增大偽傾斜角。

因此在工作面機頭推進(jìn)至探巷50m時，開始調(diào)斜工作，首先加快下巷替換U型鋼速度，以保障工作面調(diào)斜時，不影響推進(jìn)度，保障工作效率。然后對工作面?zhèn)蝺A斜角進(jìn)行調(diào)整,每個原班保證下巷比上巷推進(jìn)度超前0.6m, 防止工作面支架及運輸機大幅度上竄。在離探巷10m時工作面?zhèn)蝺A斜角達(dá)到91°,運輸機上竄 0.6 m。工作面運輸機機頭超前機尾5m，每天生產(chǎn)班安排專人對裝載機進(jìn)行落地, 8點班上撥轉(zhuǎn)載機，保證正常運輸。工作面每班在正規(guī)循環(huán)外，對機頭進(jìn)行超前回采。在工作面機頭推至探巷下部時,工作面?zhèn)蝺A斜角達(dá)到94.3°。 每天8點班上靠裝載機后, 保持了搭接和運輸。通過調(diào)整工作面?zhèn)蝺A斜角, 使探巷與工作面立體交匯三角區(qū)域面積大大減少, 降低了工作面頂板管理難度。

4.4　工作面及超前支護(hù)頂板管理

考慮探巷揭露斷層情況，工作面在回采至此時，亦會受斷層影響，經(jīng)研究決定對工作面回采方案進(jìn)行調(diào)整。在工作面距離探巷10m時，工作面逐步降低采高，在距離探巷5m時采高降至1.9～2m。同時下壓工作面運輸機，在拉架推溜前，反復(fù)推拉運輸機進(jìn)行落底工作，落底后，再進(jìn)行拉架，以保證工作面最小限度地直接揭露探巷，同時避免揭露斷層進(jìn)行挑頂工程，降低施工難度，增加安全保證。

工作面調(diào)斜后，每循環(huán)6架支架與老巷自下而上立體交匯，此時工作面支架位于探巷下部。原探巷煤體濕潤，受動壓及構(gòu)造應(yīng)力影響后，基本無可塑性，近似流體，工作面堅持移超前架, 追機移架, 及時護(hù)幫。采煤機割煤前堅持使用荊芭配合川桿進(jìn)行打架縫，嚴(yán)防漏煤流煤。采煤機割煤后及時伸出伸縮梁、護(hù)幫板，并對暴露空間進(jìn)行閉幫。回采至探巷上部時，工作面通過降低采高及下壓運輸機，工作面未揭露斷層，只揭露部分探巷采空區(qū)，且探巷頂板受頂部錨索及錨索梁影響，基本未垮落，只需人工對支架上方懸空部分進(jìn)行圓木充填，保證支架初撐力。

工作面上下巷超前支護(hù)壓力顯現(xiàn)明顯，上巷與探巷直接交匯，交岔處，用錨索梁加固，頂板控制相對穩(wěn)定，超前支護(hù)段延長至30m，單體支柱穿400mm×400mm鐵柱靴，并堅持循環(huán)補液。工作面下巷上部有頂煤，底板尚有底煤，采取超前落底，循環(huán)落底至煤層底板。下巷超前支護(hù)延長至40m,由原“一梁一柱”變更為“一梁兩柱”，每根單體支柱穿400mm×400mm鐵柱靴，并安排專人循環(huán)補液。

4.5　工作面放煤管理

工作面過探巷期間，堅持探頂煤作業(yè)，充分了解煤層賦存情況，以及探巷與工作面相對位置關(guān)系。同時利用工作面校檢鉆探情況，確定前方煤體狀況。由于回采前對探巷進(jìn)行了超前注水以及靜壓水滲透，探巷周圍煤體基本成流體，極易發(fā)生漏冒，導(dǎo)致空頂，工作面煤壁易發(fā)生潰幫，造成工作面支架失效。經(jīng)研究決定，在過探巷期間，支架頂煤厚度在3m以上時，每2刀放煤1次，放煤時采用間隔放煤多輪放煤，第1輪放4號、6號、8號……，下一輪放煤3號、5號、7號……，放煤以見砂巖頂板為止，如放煤時發(fā)現(xiàn)為上部探巷流體煤，則停止放煤，并將后尾梁挑起，后插板伸出；支架頂煤厚度在3m以下，2m以上時，每4刀放煤1次；頂煤厚度在2m以下時，嚴(yán)禁放煤。

5結(jié)束語

過探巷回采前，制定好的詳細(xì)工作安排和技術(shù)組織措施，通過超前的準(zhǔn)備工作，在過探巷過程中，采取加強現(xiàn)場勞動組織管理及合理措施，保證了按計劃正常組織實施過探巷，工作面自機頭開始揭露探巷到工作面機尾完全推過探巷，共用10個生產(chǎn)班，其間平均日產(chǎn)量2200t。由于措施得力，準(zhǔn)備充分，過此探巷過程中沒有發(fā)生掉頂、冒頂?shù)软敯鍐栴}，工作面上隅角瓦斯也沒有發(fā)生瓦斯超限事故；同時最大限度地回采了煤炭資源，保證了礦井產(chǎn)量，取得了很好的經(jīng)濟效益，為類似條件下綜采工作面的回采工作積累了實踐經(jīng)驗，也為綜采工作面過特殊探巷和類似的老巷提供了參考。

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[責(zé)任編輯：周景林]