孤島地形工作面順槽維護(hù)及超前支護(hù)研究

摘 要：礦井煤炭回采過(guò)程中，受到可采煤層層間壓差關(guān)系、礦井盤(pán)區(qū)布置、回采率提高及跳采采序采煤方式增加等因素的影響，極易形成孤島工作面。在回采此工作面的過(guò)程中，礦壓顯現(xiàn)對(duì)礦井安全生產(chǎn)造成較大威脅。本文結(jié)合萬(wàn)利一礦42113綜采工作面回采過(guò)程中礦壓顯現(xiàn)規(guī)律、支護(hù)方式的采用等分析，研究了孤島工作面回采中礦壓顯現(xiàn)的規(guī)律。對(duì)相似地質(zhì)條件的孤島工作面回采提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：孤島工作面 支護(hù) 煤柱

1.引言

孤島工作面是指在回采的工作面周?chē)?，即工作面上下兩順槽甚至停采線(xiàn)一側(cè)均為采空區(qū)工作面。在這種工作面內(nèi)進(jìn)行的采煤工作稱(chēng)為“孤島”工作面采煤。此種工作面一般比較正規(guī)，工作面長(zhǎng)度較大較整齊，在煤礦生產(chǎn)中幾乎各礦都有。區(qū)別于其他工作面采煤的是這種工作面進(jìn)回風(fēng)兩順槽受二次采動(dòng)影響壓力較大，且工作面一般布置于礦井采區(qū)邊界，地質(zhì)條件相對(duì)復(fù)雜，礦壓顯現(xiàn)規(guī)律劇烈，回采過(guò)程中需要加大兩巷的維護(hù)工作。

2.工作面基本情況

（1）工作面位置及井上下關(guān)系

見(jiàn)表1。

開(kāi)采煤層頂?shù)装迩闆r見(jiàn)表3

（3）采煤方法及巷道情況

42113工作面煤平均厚度4.45m，傾角1.5，工作面沿走向布置，沿傾向推進(jìn)，采用傾向長(zhǎng)壁全部垮落、一次采全高的綜合機(jī)械化采煤方法。

42113輔運(yùn)順槽用于進(jìn)風(fēng)、放置移變列車(chē)兼做行人、運(yùn)料，斷面規(guī)格為5.0m×3.7m；42113膠運(yùn)順槽布置膠帶輸送機(jī)運(yùn)煤兼做回風(fēng)巷道，斷面規(guī)格為5.0m×3.7m；工作面切眼用以安裝設(shè)備，規(guī)格為7.8m×3.8m；回撤通道與回撤輔巷用作回撤設(shè)備。

兩順槽及聯(lián)巷均采用錨桿和錨索聯(lián)合支護(hù)，回采工作面和巷道支護(hù)型式及規(guī)格見(jiàn)下表4。

（1）順槽掘進(jìn)影響期內(nèi)，各個(gè)測(cè)點(diǎn)觀測(cè)到的移近量和移近速度差異較小。其中，兩順槽頂?shù)装逡平俣茸畲鬄?.3mm/d，最小為1.5mm/d；兩幫最大移近速度為2.5mm/d，最小為1.5mm/d。

（2）回采期間，順槽頂?shù)装遄畲笠平?50mm，最小移近量為120mm，最大移近速度118mm/d，最小移近速度為61mm/d；兩幫最大移近量為756mm，最小移近量406mm，最大移近速度為243mm/d，最小移近速度為87mm/d?？拷煽諈^(qū)的兩順槽煤柱變形大于實(shí)體煤側(cè)變形量。巷道超前支護(hù)范圍以外巷道變形不明顯，局部有輕微的內(nèi)移。

4.回采期間順槽超前支護(hù)距離和支護(hù)方式

孤島工作面兩順槽由于沿空掘進(jìn)，其頂板下沉、巷道底鼓現(xiàn)象較嚴(yán)重，巷道變形量也比較大。因此，在工作面回采的過(guò)程中必須加強(qiáng)順槽的超前支護(hù)并合理確定超前支護(hù)距離，以保證工作面的正常向前推進(jìn)。

（1）超前支護(hù)距離

兩順槽40m超前支護(hù)。

（2）支護(hù)方式

42113孤島綜采工作面兩順槽超前支護(hù)方式為：

1、工作面兩順槽超前支護(hù)用戴柱帽液壓?jiǎn)误w支護(hù)，支護(hù)范圍為超前工作面40米，輔運(yùn)順槽采用三排支柱支設(shè)，支柱間距均為1.0m，中排支柱距離單軌吊為0.5m，排距由正幫向副幫方向依次為1.9m和1.5m；膠運(yùn)順槽從垂直電機(jī)前打設(shè)一排支柱，間距均為1.0m，距副幫0.5m，支護(hù)長(zhǎng)度不少于40m；同時(shí)在破碎電機(jī)前打設(shè)一排支柱，間距均為1.0m，與副幫側(cè)單體排距為1m，支護(hù)長(zhǎng)度不少于10m。

2、膠運(yùn)順槽靠副幫側(cè)一排單體的最后一顆到刮板輸送機(jī)垂直電機(jī)前的垂直距離不得大于1.0m，另一排單體的最后一顆距破碎電機(jī)前垂直距離不得大于1.0m；當(dāng)輔運(yùn)順槽安全出口寬度大于1.0m，靠副幫側(cè)最后一顆單體到176#端頭支架小護(hù)板的垂直距離不得大于1.0m，機(jī)尾鏟煤板前兩排單體距鏟煤板不得大于1.0m；當(dāng)安全出口寬度小于1.0m時(shí)，超前支護(hù)最后一行的三顆單體到機(jī)尾鏟煤板距離不大于1.0m；采煤機(jī)在割至機(jī)頭或機(jī)尾前，超前支護(hù)工在頂板完好狀況下，可一次回撤滿(mǎn)足2個(gè)循環(huán)推進(jìn)距離的單體，若頂板狀況差，則在每次進(jìn)刀前回撤滿(mǎn)足一個(gè)循環(huán)推進(jìn)距離的單體。

3、過(guò)聯(lián)巷時(shí)，在工作面超前50m的聯(lián)巷（倒車(chē)硐室）口打設(shè)一排單體，單體的間距為1.0m，距聯(lián)巷口0.5m；若聯(lián)巷頂板狀況較差，則采用木垛或木點(diǎn)柱進(jìn)行支護(hù)，并要在聯(lián)巷（倒車(chē)硐室）口設(shè)置柵欄和警示牌板。

5.小結(jié)

根據(jù)萬(wàn)利一礦42113綜采工作面的開(kāi)采經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)，對(duì)孤島開(kāi)采工作面順槽變形量和超前支護(hù)進(jìn)行了研究，得出以下結(jié)論。

（1）加強(qiáng)巷道支護(hù)

孤島工作面輔運(yùn)順槽和膠運(yùn)順槽處于兩側(cè)采動(dòng)影響下，掘進(jìn)和回采期間圍巖相對(duì)破碎，頂煤頂板應(yīng)力集中。巷道支護(hù)效果是決定工作面快速推進(jìn)的主要因素之一。

（2）掘進(jìn)期間順槽表面位移

掘進(jìn)期間兩順槽的頂?shù)装逡平?5～30mm，兩幫移近量20～35mm；有少許底鼓。為了有效減輕巷道變形量，掘進(jìn)期間要加強(qiáng)對(duì)頂板的支護(hù)，如加強(qiáng)頂板錨索數(shù)量和密度。

（3）回采期間順槽表面位移

回采期間兩順槽頂?shù)装逡平考s270mm，兩幫移近量約500mm，底鼓嚴(yán)重，應(yīng)加強(qiáng)兩幫支護(hù)。

（4）超前支護(hù)

工作面回采時(shí)，兩順槽超前支護(hù)距離大于40m，能夠有效控制頂板的下沉，且受二次采動(dòng)影響的工作面超欠部分位移較小，能夠滿(mǎn)足礦井的安全生產(chǎn)。

綜上所述，42113孤島工作面開(kāi)采過(guò)程中，雖然頂板運(yùn)動(dòng)及煤體應(yīng)力分布等與非孤島工作面開(kāi)采有明顯的區(qū)別，但只要在工作面開(kāi)采前對(duì)巖層運(yùn)動(dòng)和礦壓顯現(xiàn)規(guī)律心中有數(shù)，加強(qiáng)頂板及兩幫的支護(hù)，并采取針對(duì)性的頂板控制措施，一定可以實(shí)現(xiàn)對(duì)孤島開(kāi)采巖層運(yùn)動(dòng)的有效控制，保證工作面的安全和高效開(kāi)采。

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作者簡(jiǎn)介：

孔彪（1984—），男，碩士，工程師，2007年畢業(yè)于山東科技大學(xué)采礦工程專(zhuān)業(yè)，現(xiàn)任中國(guó)神華能源股份有限公司生產(chǎn)指揮中心調(diào)度主管。