特厚煤層綜放面回撤通道布置位置探討

楊曉強(qiáng)

(華電煤業(yè)集團(tuán)有限公司，北京 100035)

特厚煤層綜放面回撤通道布置位置探討

楊曉強(qiáng)

(華電煤業(yè)集團(tuán)有限公司，北京 100035)

采用預(yù)掘主、輔回撤通道多通道多點(diǎn)回撤工藝時(shí)，回撤通道是否合理直接關(guān)系末采貫通后回撤通道質(zhì)量。內(nèi)蒙古蒙泰不連溝煤業(yè)有限責(zé)任公司嘗試將回撤通道布置在鄰近采空區(qū)影響范圍內(nèi)，出現(xiàn)頂板下沉、臺(tái)階等礦壓顯現(xiàn)現(xiàn)象，增加了工作面設(shè)備回撤難度。通過(guò)分析，提出了回撤通道布置位置的建議，為工作面實(shí)現(xiàn)安全、快速回撤奠定基礎(chǔ)。

特厚煤層；綜放面；雙回撤通道；采空區(qū)；末采

0 引言

縮短綜放工作面設(shè)備搬家倒面時(shí)間[1]，保障礦井有更多的生產(chǎn)時(shí)間，是煤炭企業(yè)提質(zhì)增效的有力舉措。能否實(shí)現(xiàn)綜放工作面設(shè)備快速搬家與回撤，關(guān)鍵取決于停采位置的條件，如果主、輔回撤通道布置位置選得好、支護(hù)到位，則末采過(guò)程中頂板破碎概率相對(duì)較低，主輔回撤通道頂?shù)装逡平肯鄬?duì)較小，末采作業(yè)時(shí)間也相對(duì)較短，能為工作面設(shè)備順利回撤搬家創(chuàng)造有利條件，縮短搬家倒面時(shí)間；反之，則可能出現(xiàn)工作面設(shè)備回撤困難，末采及設(shè)備回撤時(shí)間延長(zhǎng)，甚至導(dǎo)致采空區(qū)遺煤自燃及頂板事故。

1 工作面概況

內(nèi)蒙古蒙泰不連溝煤業(yè)有限責(zé)任公司F6205綜放工作面所采煤層為石炭系上統(tǒng)太原組#6煤層，埋深267.7～417.5 m，第四系上更新統(tǒng)馬蘭組黃土層0～150 m，煤層外生和內(nèi)生裂隙不發(fā)育，脆性差，煤層較穩(wěn)定，煤層平均厚度為15.8 m，煤層傾角0°～12°，平均6°。該工作面走向長(zhǎng)度為1 747.0 m，傾向長(zhǎng)度為240.3 m，屬典型的厚松散層特厚煤層綜放工作面。

圖1 F6205綜放面巷道布置

2 末采回撤技術(shù)簡(jiǎn)介

F6205綜放面采用輔巷多通道回撤技術(shù)，在工作面停采線位置布置主、輔回撤通道，作為工作面設(shè)備搬運(yùn)通道，主、輔回撤通道中心距約為35 m，2條回撤通道間根據(jù)工作面長(zhǎng)度每間隔60～65 m布置1條聯(lián)絡(luò)巷。F6205綜放面巷道布置如圖1所示[2]。

當(dāng)綜放工作面回采至距主回撤通道剩余35 m左右時(shí)停止放頂煤，并開(kāi)始進(jìn)一步加強(qiáng)工作面及2條回撤通道的礦壓觀測(cè)與分析工作；當(dāng)距主回撤通道18 m左右時(shí)開(kāi)始鋪設(shè)柔性聚酯纖維網(wǎng)，一邊末采一邊對(duì)比調(diào)整工作面與主回撤通道高程，直至整個(gè)工作面與主回撤通道按規(guī)程要求順利貫通；組織挑梁清煤作業(yè)并檢查回撤通道支護(hù)狀況，最后利用主、輔回撤通道間聯(lián)巷進(jìn)行設(shè)備拆除回撤[3]。

3 回撤通道布置及補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)

3.1 回撤通道位置的選取

結(jié)合F6205綜放工作面設(shè)計(jì)及礦井回采經(jīng)驗(yàn)，F(xiàn)6205輔回撤通道原設(shè)計(jì)位置距離6煤回風(fēng)大巷約120 m，主、輔回撤通道巷道中心距為30 m。

通過(guò)6煤輔運(yùn)大巷掘進(jìn)F6205運(yùn)輸順槽開(kāi)口，巷道以-6.8°坡度掘進(jìn)，當(dāng)運(yùn)輸順槽過(guò)6煤輔運(yùn)大巷繼續(xù)掘進(jìn)150 m位置時(shí)揭露2條落差分別為2.3 m與3.0 m的正、逆斷層，掘進(jìn)面全巖掘進(jìn)，經(jīng)分析，調(diào)整掘進(jìn)坡度為-10.0°，繼續(xù)掘進(jìn)140 m時(shí)進(jìn)入煤層，并逐漸調(diào)整為沿煤層底板掘進(jìn)。F6205綜放面回撤通道位置剖面如圖2所示。

揭露斷層位置恰巧為原主、輔回撤通道設(shè)計(jì)位置，若繼續(xù)沿用原設(shè)計(jì)將導(dǎo)致末采時(shí)工作面揭露全巖回采，不利于工作面末采及設(shè)備回撤。經(jīng)綜合分析、權(quán)衡利弊，決定將主、輔回撤通道向切眼方向調(diào)整60 m，選取頂板較穩(wěn)定位置作為回撤通道新設(shè)計(jì)位置，如圖1所示。

3.2 回撤通道補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)設(shè)計(jì)

F6205回撤通道補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)采用在錨吊梁和其他支護(hù)的基礎(chǔ)上打設(shè)單體支柱以及布置垛式支架的方式，共使用工作阻力為15 000 kN的垛式支架89臺(tái),工作阻力為18 000 kN的垛式支架15臺(tái)(在主回撤通道內(nèi)靠輔運(yùn)順槽側(cè)布置)。除以上支護(hù)形式外，對(duì)主回撤通道副幫、聯(lián)絡(luò)巷使用補(bǔ)打錨索配合H型鋼梁及噴漿、注漿的方式聯(lián)合加強(qiáng)支護(hù)，確保回撤通道支護(hù)強(qiáng)度足夠大，以降低末采過(guò)程中礦壓顯現(xiàn)現(xiàn)象，為工作面設(shè)備回撤提供足夠有效的空間。

4 回撤通道位置調(diào)整后末采回撤特點(diǎn)

4.1 回采階段特點(diǎn)

此次主、輔回撤通位置較F6204面位置向工作面切眼方向調(diào)整了60 m，該位置位于相鄰F6204面相對(duì)采空區(qū)側(cè)。F6205面末采時(shí)距相鄰F6204面回采結(jié)束已18個(gè)月，根據(jù)礦壓理論，此時(shí)F6204面采空區(qū)基本頂垮落回轉(zhuǎn)斷裂，已形成較穩(wěn)定的砌體梁結(jié)構(gòu)，當(dāng)F6205綜放面回采時(shí)，除了要承受本面基本頂垮落形成的礦山壓力外，還須承受打破F6204面穩(wěn)定砌體梁結(jié)構(gòu)而形成的壓力，導(dǎo)致F6205面區(qū)段煤柱與工作面三角區(qū)域形成相對(duì)“承壓帶”(如圖1所示)，該承壓帶伴隨工作面整個(gè)回采過(guò)程。

4.2 末采階段特點(diǎn)

進(jìn)入末采階段后，由于鋪網(wǎng)等工序制約了工作面推進(jìn)速度，從而使“三角承壓區(qū)域”受力狀態(tài)進(jìn)一步惡化，現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)也表明，末采階段頂板下沉、底板及幫部鼓出等礦壓顯現(xiàn)現(xiàn)象也更為明顯，主回撤通道、輔回撤通道及輔運(yùn)順槽三角區(qū)域變形嚴(yán)重，甚至發(fā)生過(guò)小范圍冒頂、單體推倒現(xiàn)象。在工作面與主回撤通道貫通時(shí)，由于頂?shù)装逡平枯^大(最大2.5 m)，導(dǎo)致貫通挑梁困難，工作面與主回撤通道貫通后出現(xiàn)大臺(tái)階(局部1.5 m)等[4]。

同時(shí)，由于主、輔回撤通道相對(duì)位于煤層頂板位置，末采過(guò)程中由煤層相對(duì)底板位置逐漸回采至停采線煤層頂板位置，屬工作面“穿層位”末采，造成工作面局部頂板破碎，末采鋪網(wǎng)困難。

4.3 工作面停采后特點(diǎn)

以往當(dāng)工作面至停采位置后，伴隨末采的進(jìn)行，“三角承壓區(qū)域”逐漸減小直至基本消失；而F6205綜放面與主回撤通道貫通后，該“三角承壓區(qū)域”并未消失，反而由于工作面抵達(dá)停采線，工作面、回撤通道受力狀態(tài)加劇惡化。

4.4 設(shè)備回撤特點(diǎn)

由于回撤通道及輔運(yùn)順槽“三角承壓區(qū)域”出現(xiàn)嚴(yán)重變形，局部出現(xiàn)較大臺(tái)階，需采取妥善措施處理較大范圍臺(tái)階，保護(hù)設(shè)備行人安全并保持通風(fēng)空間，為工作面設(shè)備安全回撤創(chuàng)造有利條件。

受礦壓顯現(xiàn)現(xiàn)象制約，不能采取多通道多點(diǎn)設(shè)備回撤方案，只能臨時(shí)調(diào)整為單點(diǎn)順序回撤，大大降低了設(shè)備回撤效率，導(dǎo)致設(shè)備回撤工期較原計(jì)劃延長(zhǎng)近1個(gè)月，給頂板安全及防滅火工作帶來(lái)巨大壓力[5]。

圖2 F6205綜放面回撤通道位置剖面

5 取得的經(jīng)驗(yàn)及后續(xù)建議

(1)采用預(yù)掘主、輔回撤通道多通道多點(diǎn)回撤工藝時(shí)，回撤通道位置應(yīng)避免選在受鄰近采空區(qū)影響的范圍內(nèi)，從源頭上杜絕壓力集中對(duì)末采回撤的影響。

(2)由于地質(zhì)等條件制約，回撤通道必須設(shè)在鄰近采空區(qū)影響范圍時(shí)，建議借鑒“恒阻大變形錨索支護(hù)+爆破切頂卸壓”新工藝，采用恒阻錨索補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)并對(duì)回撤通道采用切頂卸壓施工技術(shù)，在增加支護(hù)的同時(shí)破斷基本頂懸臂，改善工作面及回撤通道受力條件。

(3)建議結(jié)合鉆孔等分析手段，避免回撤通道設(shè)置在頂板及煤層小裂隙發(fā)育層，杜絕末采階段工作面“穿層”回采。

(4)為預(yù)防末采、貫通期間因壓力大而導(dǎo)致回撤通道頂板出現(xiàn)較大下沉，建議主回撤通道在掘進(jìn)過(guò)程中預(yù)留一定高度。

[1]《綜采技術(shù)手冊(cè)》編委會(huì).綜采技術(shù)手冊(cè)(下)[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2001.

[2]楊曉強(qiáng).厚松散層特厚煤層綜放末采貫通層位調(diào)節(jié)技術(shù)探索[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì)，2013(8)：118-119,124.

[3]王志強(qiáng)，張玉波，張俊文.錯(cuò)層位巷道布置礦山壓力與圍巖控制[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2015.

[4]李志強(qiáng).綜采工作面快速搬家設(shè)備及回撤工藝概述[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì)，2012(12)：81,85.

[5]魯百川.國(guó)強(qiáng)煤業(yè)綜放工作面快速安裝技術(shù)應(yīng)用[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì)，2014(11)：89-90.

(本文責(zé)編：劉芳)

楊曉強(qiáng)(1986—)，男，山東莒南人，工程師，工學(xué)碩士，從事煤炭生產(chǎn)技術(shù)管理工作(E-mail:15001256781@163.com)。

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