四侯煤業(yè)3105回采工作面技術(shù)措施分析

梁偉波

(1.山西煤炭運(yùn)銷集團(tuán)晉城有限公司，山西 晉城 048026；2.山西煤炭運(yùn)銷集團(tuán)科學(xué)技術(shù)研究有限公司，山西 太原 030006)

引 言

晉城區(qū)域兼并重組礦井面臨的共性問(wèn)題主要為井田面積小，資源儲(chǔ)量少，采空區(qū)較多等。四侯煤業(yè)3105工作面具有埋深淺、細(xì)砂巖頂板和斷層多等特點(diǎn)，為了保障3105工作面的正常回采，針對(duì)回采工作面過(guò)地質(zhì)異常區(qū)的技術(shù)問(wèn)題[1-4]，本文提出強(qiáng)制放頂、過(guò)頂板破碎帶和機(jī)尾加架加溜等一系列技術(shù)措施。

1 3105工作面概況

3105工作面地面標(biāo)高+774 m～+789 m，工作面標(biāo)高+720 m～+734 m。工作面位于井田北部，地表為低山丘陵地貌，大部分區(qū)域被灌木植被覆蓋，部分區(qū)域?yàn)楦?，無(wú)水體分布。工作面位于礦井北部一采區(qū)，東側(cè)為3108準(zhǔn)備工作面，西側(cè)為實(shí)體未開(kāi)采煤層，北側(cè)為礦井邊界保護(hù)煤柱，南為一采區(qū)三條大巷。走向長(zhǎng)度540 m，傾斜長(zhǎng)度155 m，煤層厚度1.65 m～4.8 m，平均厚度4.3 m，煤層傾角2°～13°，平均10°。老頂為細(xì)粒砂巖，厚度7.66m，灰色細(xì)粒砂巖、泥巖互層；直接頂為粉砂巖、泥巖，厚度3.95 m，灰黑色含粉砂質(zhì)泥巖，鈣質(zhì)膠結(jié)，泥巖包裹；直接底為泥巖、粉砂巖，厚度3.2 m，灰白色，細(xì)粒砂狀結(jié)構(gòu)，堅(jiān)硬、性脆，具斜層理，具裂隙；老底砂質(zhì)為泥巖，厚度7.8 m，深灰色沙質(zhì)泥巖，含有植物根、莖化石及炭質(zhì)碎屑。

3105工作面總體為單斜構(gòu)造，地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，煤層底板傾角變化較大。對(duì)工作面進(jìn)行坑透探測(cè)，顯示有4處異常區(qū)，具體如下：1) 3105工作面回風(fēng)順槽掘進(jìn)至約518 m段時(shí)揭露構(gòu)造異常區(qū)，揭露長(zhǎng)度15 m，頂板下落，煤層變薄，對(duì)工作面回采影響較大；2) 3105工作面開(kāi)切眼掘進(jìn)期間揭露F3正斷層，揭露長(zhǎng)度19 m，斷層走向?yàn)槟媳弊呦?，傾向?yàn)楸蔽鞣较?，落?.5 m，傾角65°，對(duì)工作面回采影響較大；3) 3105工作面往北180 m為已揭露的F314正斷層，斷層位于井田邊界外，落差80 m，傾角70°，分析對(duì)工作面正常施工影響較??；4) 3105工作面往南113 m為已揭露的F351正斷層，落差60 m，傾角70°，分析對(duì)工作面正常施工影響較小。根據(jù)工作面周邊地質(zhì)資料情況顯示，預(yù)計(jì)工作面回采期間可能會(huì)受到派生構(gòu)造影響。工作面回采部分地段時(shí)地表覆蓋層會(huì)變薄，最薄處距煤層頂板約25 m，頂板可能會(huì)出現(xiàn)破損，影響工作面正常施工。

水文地質(zhì)方面，頂板水，工作面部分區(qū)域覆蓋層較淺，大氣降水會(huì)通過(guò)頂板裂隙流入工作面，頂板部分巖層缺失，含水層水對(duì)工作面有一定影響；底板水，工作面直接底板主要為砂質(zhì)泥巖和細(xì)粒砂巖組成，硅質(zhì)膠結(jié)，性致密，巖層之間隔水性和抗壓性能較好，對(duì)奧灰水形成了較好的隔離作用，底板水對(duì)工作面回采影響不大；斷層水，工作面內(nèi)實(shí)揭露F3正斷層，斷層走向南北，傾向北西，傾角約65°，落差3.5 m，該斷層的富水性較弱，但在開(kāi)采過(guò)程中也不能排除一些特殊構(gòu)造部位的補(bǔ)給；采空區(qū)水，工作面地勢(shì)北高南低，因回采方向?yàn)橛杀毕蚰?，所以在采后區(qū)域采空區(qū)水會(huì)沿北向南方向流入工作面，對(duì)工作面回采產(chǎn)生較大影響；鉆孔水，根據(jù)相關(guān)地質(zhì)資料，工作面回采過(guò)程中會(huì)揭露補(bǔ)4鉆孔，須制定相關(guān)措施疏放鉆孔水以保證工作面施工安全；地表水，工作面地表無(wú)河流湖泊，但本礦井所屬區(qū)域?qū)儆诎敫珊禍貛Т箨懶詺夂?，降雨頻繁，特別是雨季，因本工作面地表覆蓋層相對(duì)較薄，大氣降水可通過(guò)不同成因的基巖裂隙及松散沉積物孔隙在裂隙溝通的情況下進(jìn)入礦坑，對(duì)工作面的回采造成較大影響。

2 3105工作面強(qiáng)制放頂技術(shù)措施

3105工作面每隔15 m～20 m會(huì)出現(xiàn)一次周期來(lái)壓。由于綜采工作面兩順槽頂板采用錨桿、錨網(wǎng)和錨索聯(lián)合支護(hù)，導(dǎo)致在推進(jìn)過(guò)程中，進(jìn)風(fēng)、回風(fēng)兩端頭靠幫的頂板有時(shí)會(huì)出現(xiàn)老塘懸頂現(xiàn)象。為了避免運(yùn)輸、回風(fēng)兩端頭靠幫的頂板采取退錨措施，但懸頂面積大于10 m2仍未垮落時(shí)，須進(jìn)行強(qiáng)制放頂。

2.1 強(qiáng)制放頂工藝

打眼工具，強(qiáng)制放頂時(shí)采用YT28型氣腿鑿巖機(jī)打眼，3 m長(zhǎng)六棱中空釬桿，Φ28 mm一字型鉆頭，氣腿、風(fēng)管、水管等。兩端頭強(qiáng)制放頂時(shí)，根據(jù)放頂情況，相應(yīng)增加或減少炮眼布置，每排約4個(gè)炮眼，要求間排距為600 mm×600 mm；進(jìn)風(fēng)順槽炮眼距順槽煤柱幫0.5 m處呈一線布置，炮眼在切頂柱前打設(shè)，斜向上成30°，形成一排。炮眼間排距視垮落情況和支架與切頂支柱的間隙而定，眼深3 m，裝藥量0.6 kg，封泥長(zhǎng)度不低于1.0 m，使用2個(gè)水炮泥，當(dāng)炮眼推進(jìn)到滯后于切頂線0.3 m時(shí)，進(jìn)行裝藥、爆破，爆破時(shí)采用正向爆破?；仫L(fēng)順槽炮眼距煤柱幫0.5 m由呈一線布置，炮眼在切頂柱前打設(shè)，斜向上成30°，形成一排。炮眼間排距視垮落情況和支架與切頂支柱的間隙而定，眼深3 m，裝藥量0.6 kg，封泥長(zhǎng)度不低于1.0 m，使用2個(gè)水炮泥，當(dāng)炮眼推進(jìn)到滯后于切頂線0.3 m時(shí)，進(jìn)行裝藥、爆破，爆破時(shí)采用正向爆破。爆破方法，采用串聯(lián)預(yù)裂松動(dòng)正向爆破，一次打眼，一次裝藥，一次起爆。炸藥采用煤礦許用3號(hào)炸藥，煤礦許用毫秒延期電雷管，正向起爆。施工順序，預(yù)先在支架前的超前支護(hù)下選眼，安置打眼設(shè)備，打眼，裝藥、聯(lián)線，待割煤移架后使炮眼進(jìn)入采空區(qū)滯后切頂柱0.3 m處，停止作業(yè)撤出人員進(jìn)行放炮，檢查支設(shè)好切頂支柱發(fā)現(xiàn)崩倒及時(shí)修復(fù)。

2.2 安全作業(yè)方法

由現(xiàn)場(chǎng)跟班安全及施工人員根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，將可拆除的頂板錨桿的托盤、錨索的托盤及時(shí)拆卸；拆卸托盤等器具必須在超前支護(hù)段按3105工作面作業(yè)規(guī)程中退錨措施執(zhí)行。拆卸的托盤等器具要集中保管運(yùn)送出井，拆卸時(shí)要嚴(yán)格按程序作業(yè)，并有專人安全監(jiān)管。作業(yè)時(shí)由現(xiàn)場(chǎng)跟班礦長(zhǎng)、科長(zhǎng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)指揮。

由于是預(yù)裂松動(dòng)性爆破，當(dāng)推進(jìn)2.4 m，三個(gè)循環(huán)后還未垮落時(shí)可按上述順序重新再次打眼、裝藥、爆破。端頭或端尾只能一處放炮作業(yè)，嚴(yán)禁兩處同時(shí)爆破作業(yè)。預(yù)先在端頭、端尾空檔支護(hù)內(nèi)裝藥、聯(lián)線完善待割煤移架后使炮眼進(jìn)入采空區(qū)滯后切頂柱0.3 m處時(shí)，開(kāi)始撤出人員進(jìn)行放炮。

3 3105工作面過(guò)頂板破碎帶技術(shù)措施

3.1 19#～29#支架過(guò)頂板破碎帶

3105工作面19#～29#架頂板比較破碎，受舊巷影響，頂板起伏不平。為確保順利度過(guò)該破碎帶，特編制本安全技術(shù)措施。

采煤機(jī)在進(jìn)入破碎段時(shí)，只允許割底刀通過(guò)，放慢割煤速度，支架工及時(shí)追機(jī)帶壓擦頂移架，逐步的縮小破碎段的頂板空頂面積，采煤機(jī)司機(jī)和支架工必須配合好，該停機(jī)等待的必須停機(jī)等待，支架工在移架時(shí)必須保證支架架型，嚴(yán)禁出現(xiàn)支架前梁上翹。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，必要時(shí)采取減小循環(huán)進(jìn)度的方法及時(shí)控制頂板。通過(guò)頂板破碎段時(shí)，采煤機(jī)必須放慢速度，盡量減小對(duì)煤壁的擾動(dòng)，同時(shí)緊跟采煤機(jī)前滾筒及時(shí)移架，縮短空頂時(shí)間，緊跟采煤機(jī)后滾筒打出護(hù)幫板，及時(shí)支護(hù)頂幫，該段支架必須拉超前架控制頂板，縮小端面距。在通過(guò)破碎段時(shí)液壓支架采取帶壓擦頂移架，支架稍微卸壓下放不得大于100 mm，支架初撐力必須符合要求，確保支架頂梁接頂嚴(yán)實(shí)。移架過(guò)程中，支架工要邊收前探梁邊移架，在破碎段內(nèi)嚴(yán)禁先收前探梁后移架，移架時(shí)頂梁與頂板保持一定的支撐阻力，帶壓前移，盡量減少頂板松動(dòng)。移架前后必須確保支架的架型，支架頂梁與頂板平行，最大仰俯角不大于7°，支架垂直于頂?shù)装?，歪斜角不大?°，支架的初撐力必須達(dá)到24 MPa。工作面煤幫發(fā)生漏頂嚴(yán)重時(shí)，支架上方的空頂可以使用木料充填接頂，并與頂板接實(shí)。

3.2 47#～53#支架過(guò)頂板破碎帶

針對(duì)3105工作面47#～53#架段頂板破碎，嚴(yán)重影響工作面正常生產(chǎn)，為有效控制頂板破碎帶擴(kuò)大，特制定本措施。

在工作面43#～45#架、57#～59#架支架頂梁前端支設(shè)鎖口錨索，錨索規(guī)格，Φ21.8 mm×14 300 mm鋼絞線，間排距不大于2 000 mm。在軌道巷支設(shè)兩排單體柱加固頂板，單體柱距軌道巷南幫1 m，間排距2 m～2.5 m。在軌道巷距南幫600 mm位置分別由進(jìn)風(fēng)順槽至回風(fēng)順槽、由回風(fēng)順槽至進(jìn)風(fēng)順槽，分別向軌道巷冒落段支護(hù)錨索，間排距不大于2 000 mm；錨索規(guī)格，漏頂區(qū)域附近20 m加支Φ21.8 mm×14 300 mm錨索，其他地方采用Φ21.8 mm×9 300 mm錨索進(jìn)行加固，如9 300 mm段頂板破碎錨固效果不達(dá)標(biāo)，可采用14 300 mm的錨索進(jìn)行加固。采煤機(jī)從機(jī)尾至40#架、機(jī)尾至30#架依次循環(huán)割底刀向前推進(jìn)，并及時(shí)拉架控制頂板。工作面在推進(jìn)過(guò)程中如果再次出現(xiàn)頂板破碎時(shí)，及時(shí)采用錨索配合鋼筋網(wǎng)進(jìn)行支護(hù)。破碎帶矸石出完后，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要，對(duì)漏頂區(qū)域周圍頂板采取輔助注漿加固破碎頂板，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況及時(shí)用錨桿索+鋼筋網(wǎng)+工字鋼棚進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)，制作假頂通過(guò)漏頂區(qū)域。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況在漏頂段鋪設(shè)假頂，確保支架接頂，便于支架回撤。

4 3105工作面機(jī)尾加架加溜技術(shù)措施

受實(shí)際條件影響，3105工作面在回采過(guò)程中要出現(xiàn)在端尾加架和增加刮板輸送機(jī)長(zhǎng)度以適應(yīng)工作面頂板支護(hù)和運(yùn)輸要求。當(dāng)工作面回采時(shí)上端頭機(jī)尾最后一架支架距非回采側(cè)煤幫大于2 m時(shí)，須進(jìn)行加架、加溜作業(yè)，保證加架、加溜工作期間的安全。

4.1 加架技術(shù)措施

工作面長(zhǎng)度根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)坡度變大會(huì)增加，長(zhǎng)度達(dá)到能夠增加一架前，上端頭機(jī)尾最后一架支架距非回采側(cè)煤幫大于2 m時(shí)，回風(fēng)順槽與工作面搭接的支架靠非回采側(cè)煤幫支設(shè)牢固。等待工作面推移到該處后隨工作面支架向前推移，該支架靠幫期間，原行人道側(cè)支設(shè)的單體液壓支柱支設(shè)于回采側(cè)控頂。行人道改為在單體液壓支柱支護(hù)之間繞行，保證出口寬度>0.8 m。3105工作面回風(fēng)順槽20 m超前支護(hù)段除支架控頂區(qū)域外，采用三排單體液壓支柱支護(hù)，間排距1 000 mm×1 000 mm，必須保證超前支護(hù)長(zhǎng)度不少于20 m。

4.2 加溜槽技術(shù)措施

將施工地點(diǎn)的浮煤清理干凈，支架支護(hù)質(zhì)量達(dá)標(biāo)24 MPa，護(hù)幫板背緊煤幫。增加工作面溜槽前，溜子開(kāi)關(guān)停電閉鎖。在第3節(jié)溜槽后將頂鏈一連接環(huán)拆開(kāi)，將頂鏈固定在支架上。拆掉機(jī)尾第3節(jié)溜槽夾板螺絲、連接銷，增加一節(jié)溜槽。拆下溜槽配件后，利用5 t吊鏈、油缸將機(jī)尾第5節(jié)溜槽以上的溜槽、機(jī)尾向上拉移1 800 mm，使能順利增加第5節(jié)溜槽。吊鏈?zhǔn)褂们氨仨殭z查其的完好情況，栓設(shè)點(diǎn)也要牢靠，以防止發(fā)生事故。油缸安設(shè)時(shí)必須采用"U"環(huán)作為連接點(diǎn)，安設(shè)也要牢靠。多人配合拉移溜槽時(shí)，必須聽(tīng)從指揮，相互配合拉移溜槽。溜槽增加后，利用點(diǎn)柱頂移機(jī)尾時(shí)，點(diǎn)柱必須支設(shè)牢固。對(duì)口時(shí)，跟班班組長(zhǎng)必須現(xiàn)場(chǎng)指揮，防止擠手?jǐn)D腳。接鏈條時(shí)，也要將大鏈固定于齒軌上，以防止刮板輸送機(jī)下滑。

5 結(jié)論

3105工作面頂板為細(xì)粒砂巖或細(xì)粒砂巖、泥巖互層，厚度為11.6 m，且存在1處煤層變薄異常區(qū)，3處斷層異常區(qū)?；夭蛇^(guò)程中制定了強(qiáng)制放頂技術(shù)措施，19#～29#支架、47#～53#支架過(guò)頂板破碎帶技術(shù)措施，以及機(jī)尾加支架加溜槽技術(shù)措施。