S4001工作面放頂煤開(kāi)采臨時(shí)支護(hù)工藝研究

孫昊

摘要： 本文通過(guò)介紹砂墩子煤礦優(yōu)化前及優(yōu)化后的前探梁臨時(shí)支護(hù)方式，優(yōu)化后前探梁臨時(shí)支護(hù)，操作方便、快捷、簡(jiǎn)單，隨掘進(jìn)前移，緊跟迎頭，能夠及時(shí)有效地控制頂板，防止頂板片幫、冒頂事故發(fā)生，在保證施工安全的同時(shí)，大大提高了工作效率。

Abstract： This paper introduces the temporary support of the front beam of Shadunzi Coal Mine before and after the optimization to optimize the forestope temporary support. It is easy to operate， fast and simple. With the driving forward， it can head-on follow and timely and effective control the roof to prevent the accidents of roof spalling and roof falling. It can ensure the safety of construction and greatly improve the efficiency.

關(guān)鍵詞： 放頂煤開(kāi)采；臨時(shí)支護(hù)；工藝設(shè)計(jì)

Key words： mechanized coal caving mining；temporary lining；technological design

中圖分類號(hào)：TD353 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2017）04-0136-02

0 引言

隨著掘進(jìn)技術(shù)的不斷發(fā)展，煤礦中推廣應(yīng)用錨網(wǎng)支護(hù)形式越來(lái)越普遍，不僅在巖巷里，而且在煤巷中也得到了大量使用。煤巷錨網(wǎng)支護(hù)過(guò)程中，為了防止煤巷頂板片幫、冒落，前探梁臨時(shí)支護(hù)環(huán)節(jié)至關(guān)重要，本文通過(guò)介紹砂墩子煤礦優(yōu)化前及優(yōu)化后的前探梁臨時(shí)支護(hù)方式，優(yōu)化后前探梁臨時(shí)支護(hù)操作方便、快捷、簡(jiǎn)單，隨掘進(jìn)前移，緊跟迎頭，能夠及時(shí)有效地控制頂板，防止頂板片幫、冒頂事故發(fā)生，在保證施工安全的同時(shí)，大大提高了工作效率。

1 礦井及S4001工作面回采概況

砂墩子煤礦礦井為新建礦井，正在進(jìn)行試生產(chǎn)，采用斜井開(kāi)拓，共有3條井筒。本井田東西走向長(zhǎng)8km，南北寬3.5～7.0km，井田面積約41.54km2，井田內(nèi)含煤面積為27.54km2。井田內(nèi)對(duì)采區(qū)劃分有較大影響的斷層有四條，分別是DF12、DF1、DF2、F2，其斷層落差均在10m以上，其中DF12斷層落差最大達(dá)到60m。DF12斷層位于井田最北部，該斷層將砂墩子礦井北部部分333資源量進(jìn)行了割斷，使該部分資源量難以開(kāi)采，由于斷層位于井田邊界的最北端，因此該斷層對(duì)采區(qū)劃分影響不大。F2斷層沿煤層露頭線向井田內(nèi)延伸，根據(jù)井田地質(zhì)報(bào)告該斷層尖滅于井田內(nèi)，其對(duì)采區(qū)劃分有一定影響。DF1、DF2位于井田南部和東南部，對(duì)井田劃分產(chǎn)生較大影響，DF2和F2斷層之間煤層走向和斷層走向基本平行，DF1斷層將井田南部煤層隔為兩段。

S4001工作面位于井田南部采區(qū)+601m～+703m之間。工作面切眼沿4號(hào)煤層走向布置，工作面長(zhǎng)為244m，工作面推進(jìn)長(zhǎng)度826m。該工作面沿4號(hào)煤層走向布置+601m水平與+703m水平之間，位于南一采區(qū)范圍內(nèi)，礦井開(kāi)拓水平位于+750m水平，工作面內(nèi)有一條DF35斷層煤柱，停采線位于南翼采區(qū)回風(fēng)下山以東100m。工作面切眼斜長(zhǎng)244m，推進(jìn)長(zhǎng)度達(dá)到826m。

根據(jù)井田內(nèi)主要斷層的展布情況和井田內(nèi)煤層賦存情況，結(jié)合工作面生產(chǎn)能力和裝備水平及已批準(zhǔn)的初步設(shè)計(jì)，本著適當(dāng)加大采區(qū)尺寸、增加工作面推進(jìn)方向長(zhǎng)度、盡量減少工作面搬家次數(shù)、提高工作面單產(chǎn)及效率的原則，并考慮到礦井回采、掘進(jìn)通風(fēng)因素，設(shè)計(jì)確定工作面推進(jìn)方向長(zhǎng)度2000～3000m。

2 S4001工作面放頂煤支護(hù)結(jié)構(gòu)存在的問(wèn)題

目前礦井開(kāi)拓系統(tǒng)正在建設(shè)當(dāng)中，主要井巷工程已經(jīng)完成，建議礦井核定現(xiàn)有的提升、運(yùn)輸、排水、通風(fēng)系統(tǒng)能力，各項(xiàng)設(shè)施必須滿足規(guī)程規(guī)范的要求。

2.1 S4001工作面4號(hào)煤層頂?shù)装宀环€(wěn)定

S4001工作面至停采線平均走向長(zhǎng)度826m，工作面切眼斜長(zhǎng)244m，煤層平均厚度8.55m，煤層視密度1.31t/m3，

4號(hào)煤層底板底板多為粉、細(xì)、粗砂巖，局部地段為砂礫巖，穩(wěn)固性差，易發(fā)生底鼓，片邦等工程地質(zhì)問(wèn)題。4號(hào)煤層頂?shù)装鍘r性及厚度統(tǒng)計(jì)詳見(jiàn)表1。

2.2 臨時(shí)支護(hù)存在問(wèn)題

S4001回采工作面位于一二礦鄰近，埋深相似，頂煤易于冒落，根據(jù)直接頂巖性可知其易于冒落。總之，由于S4001回采工作面外委施工單位較多，且外委施工隊(duì)人員對(duì)臨時(shí)支護(hù)裝置不太重視，造成以下問(wèn)題：

①砂墩子礦各掘進(jìn)隊(duì)組所使用前探梁規(guī)格、尺寸以及架設(shè)方式各不相同，在管理過(guò)程中造成很大不便，以及在施工過(guò)程中造成安全隱患；

②掘進(jìn)隊(duì)組為在移設(shè)前探梁過(guò)程中輕便，隊(duì)組自行制作的前探梁管徑較細(xì)，質(zhì)量較輕，承載負(fù)荷能力較小，如遇地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，頂板條件煤巖賦存條件較差現(xiàn)象的易造成前探梁壓彎或者壓斷現(xiàn)象；

③由于掘進(jìn)工作面上山掘進(jìn)過(guò)程中，煤壁容易片幫傷人，如遇礦壓顯現(xiàn)明顯地帶，迎頭片幫將更加嚴(yán)重，故需對(duì)此問(wèn)題進(jìn)行優(yōu)化處理；

④由于臨時(shí)支護(hù)工序未作詳細(xì)規(guī)定，各施工隊(duì)組進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)過(guò)程中順序雜亂無(wú)章，給砂墩子煤礦安全生產(chǎn)造成安全隱患。

3 S4001工作面放頂煤開(kāi)采臨時(shí)支護(hù)專項(xiàng)技術(shù)措施

3.1 臨時(shí)支護(hù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

①對(duì)前探梁梁體進(jìn)行優(yōu)化，加粗前探梁管徑，從而增加前探梁負(fù)載能力，提高安全系數(shù)，增加臨時(shí)支護(hù)裝置套環(huán)鋼板厚度，由以前的8mm增加至12mm鋼板，如此將很大程度上增加套環(huán)強(qiáng)度；

②為提高前探梁使用過(guò)程中安全系數(shù)，增加套環(huán)以及銷子連接裝置與前探梁梁體進(jìn)行聯(lián)接，如此將大大減少前移過(guò)程中前探梁傷人事件；

③對(duì)于套環(huán)與頂板錨桿局部連接處進(jìn)行加固處理，由以前點(diǎn)焊技術(shù)加強(qiáng)為滿焊焊接，增加連接處焊接強(qiáng)度，增加安全系數(shù)；

④為加強(qiáng)上山掘進(jìn)巷道迎頭煤壁片幫造成傷人事故，臨時(shí)支護(hù)裝置加入迎頭防片幫裝置，能夠有效防止迎頭煤壁片幫后傷人。

臨時(shí)支護(hù)設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)詳見(jiàn)圖1。

迎頭護(hù)幫裝置優(yōu)化設(shè)計(jì)后詳見(jiàn)圖2。

3.2 臨時(shí)支護(hù)工藝的安全效益

①由于在掘進(jìn)過(guò)程中，部分巷道需沿巷道底板掘進(jìn)，由于地質(zhì)因素造成巷道頂板破碎現(xiàn)象，此前幾乎每月都會(huì)存在前探梁傷人事件，設(shè)計(jì)優(yōu)化后，砂墩子礦再無(wú)出現(xiàn)前探梁壓彎，變形，不再發(fā)生前探梁傷人事件，為砂墩子煤礦安全管理帶來(lái)較大安全效益。

②臨時(shí)支護(hù)未進(jìn)行系統(tǒng)管理前，各施工隊(duì)組在前探梁移設(shè)過(guò)程中施工工序雜亂無(wú)章，存在安全隱患，且影響正常施工作業(yè)時(shí)間，待臨時(shí)支護(hù)設(shè)計(jì)后，施工隊(duì)組人員按照規(guī)定流程工序中發(fā)現(xiàn)，原先移設(shè)前探梁過(guò)程中需要20-25min/次，優(yōu)化后移設(shè)前探梁需時(shí)間到10-15min/次，按照一個(gè)小班割煤三排，移設(shè)三次，每次縮減10min，一天減少移設(shè)時(shí)間90min，一個(gè)月30天，共計(jì)能夠縮減2700min，共計(jì)8支掘進(jìn)隊(duì)組施工，一個(gè)月累計(jì)能夠縮減移設(shè)時(shí)間為21600min，累計(jì)360h，按照每工施工8h計(jì)算，共計(jì)45工，按照每工200元計(jì)算，一月累計(jì)為砂墩子煤礦帶來(lái)近9000元效益，一年帶來(lái)近11萬(wàn)效益，其次由于施工工序的優(yōu)化，提升了施工過(guò)程中安全系數(shù)，為砂墩子煤礦安全生產(chǎn)帶來(lái)巨大安全效益。

4 結(jié)束語(yǔ)

煤礦優(yōu)化后前探梁臨時(shí)支護(hù)操作方便、快捷、可靠，隨掘進(jìn)前移，緊跟迎頭，及時(shí)有效地控制了頂板片幫、冒頂事故發(fā)生，在保證施工安全的同時(shí)，大大提高了工作效率。建議將本工法進(jìn)一步推廣應(yīng)用到更多同類施工項(xiàng)目中，使之在更多的實(shí)踐項(xiàng)目中不斷完善，真誠(chéng)成為同類工程項(xiàng)目可參考的技術(shù)資料。

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