綜采工作面快速過高應(yīng)力空巷支護(hù)技術(shù)

趙 龍

(霍州煤電集團(tuán)有限責(zé)任公司辛置煤礦山西 031412)

隨著煤炭資源的開采利用,許多礦井可開采儲量日漸減少,為有效提高煤炭資源的開采利用效率,避免煤炭資源丟失浪費(fèi),盡可能延長工作面長度,使得綜采工作面的地質(zhì)條件、系統(tǒng)布置日益復(fù)雜,這就要求我們在綜采過程中不斷革新開采技術(shù),保證工作面的順利推進(jìn)。辛置礦南區(qū)開采的2#煤工作面,2-109A 和2-109B 工作面平行布置,為縮短掘進(jìn)周期,有效利用巷道,兩個(gè)工作面共用了副巷前半段,2-109B 工作面副巷的一段貫穿2-109A 工作面,在2-109A 工作面回采過程中需通過這條遺留空巷(2-109B工作面副巷的一段)。遺留空巷為矩形巷道,巷道長度52 m,巷道寬4.2 m,高度3.8 m,工作面處于高應(yīng)力分布區(qū),巷道密閉時(shí)間長,造成巷道壓力顯現(xiàn),頂板離層下沉破碎,同時(shí)工作面在推進(jìn)過程中,受采動壓力傳遞影響,更加劇了巷道支護(hù)難度,同時(shí)空巷底板標(biāo)高低于煤層底板標(biāo)高2 m,為保證工作面安全順利通過空巷,本文對采煤工藝和安全施工做了調(diào)整和準(zhǔn)備,實(shí)現(xiàn)了高應(yīng)力條件下快速安全通過老舊空巷。

1 概況

所回采的2-109A 工作面煤層穩(wěn)定可采,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,平均厚度4.1 m,含兩層夾矸,其中第二層夾矸層位較穩(wěn)定,厚度稍大,為低硫肥煤。工作面位于辛置煤礦南區(qū)310水平采區(qū),北面距離2-105采空區(qū)70 m(已回采),南面距離2-111采空區(qū)160 m(已回采),東面緊鄰310水平采區(qū)軌道巷。工作面采用一次采全高走向長壁后退式綜合機(jī)械化采煤法,采空區(qū)采用全部垮落法處理,走向長度975 m,切巷長度52 m,采煤機(jī)采用型號為MG650/1630-WD,支架采用型號為ZY9000/24/45,循環(huán)進(jìn)度0.8 m,空巷距停采線525 m。所過空巷為矩形巷道,長度52 m,副巷揭露處超前正巷5 米,巷道寬度4 m,高度3.8 m,原有支護(hù)為錨桿、錨索聯(lián)合支護(hù)方式,頂板和巷幫錨桿間排距為0.8 m×0.8 m,頂板錨索每排兩根,排距1.6 m。工作面處于高應(yīng)力分布區(qū),遺留空巷密閉時(shí)間長,巷道內(nèi)壓力顯現(xiàn),導(dǎo)致變型,頂板離層存在網(wǎng)包,局部網(wǎng)破漏矸,存在錨桿失效,錨索斷裂的現(xiàn)象,巷道回縮較大,觀察巷道頂?shù)装逡平繛?.5 m～2.3 m,巷幫移近量為1 m～1.5 m。

圖1 2-109A工作面巷道布置示意圖

2 過空巷前準(zhǔn)備措施

2.1 過空巷前準(zhǔn)備工程

(1)空巷兩端及中部安設(shè)三道調(diào)節(jié)風(fēng)門,調(diào)整空巷通風(fēng)。

(2)在空巷頂板未受采動壓力傳遞影響前,使用道木在空巷支設(shè)木垛,在頂板離層破碎處補(bǔ)打點(diǎn)錨索等方法提前進(jìn)行支護(hù),保證空巷頂板支護(hù)有效,防止空巷頂板在受到采動影響下進(jìn)一步出現(xiàn)頂板離層下沉破壞。

(3)在工作面推進(jìn)過程中,根據(jù)空巷與煤層走向間的角度,提前調(diào)斜工作面,調(diào)整工作面回采機(jī)尾超前回采機(jī)頭5 m,使回采機(jī)尾與2-109A 回風(fēng)巷呈鈍角,確保工作面推進(jìn)過程中逐步揭露空巷,減小空巷一次性揭露面積,控制揭露空巷長度不超過3 m/刀,緩和頂板壓力顯現(xiàn)。

(4)在工作面揭露空巷前,加強(qiáng)對工作面液壓系統(tǒng)、采煤機(jī)、回采溜子等核心設(shè)備的檢修工作,保證設(shè)備完好,確保在工作面揭露空巷期間設(shè)備不會帶病運(yùn)轉(zhuǎn),加快工作面推進(jìn)速度,在空巷頂板壓力未完全顯現(xiàn)釋放前順利通過空巷。

(5)由于空巷底板標(biāo)高低于煤層底板標(biāo)高,在工作面推進(jìn)過程中,提前對工作面留頂煤破底,逐步降低工作面底板標(biāo)高,保證工作面揭露空巷時(shí),工作面底板與空巷底板相隨,底座接空巷底板平順拉移。

(6)為了使工作面在揭露空巷時(shí),支架前梁接空巷頂板嚴(yán)實(shí),現(xiàn)場嚴(yán)格控制工作面采高不超過3.5 m,支架拉移時(shí)采取超前拉架,追機(jī)作業(yè)的方式,支架端面距超過規(guī)定范圍的,視頂板空頂情況,在空巷內(nèi)可增加單體柱支護(hù),支架拉移時(shí)提前撤回單體柱。

2.2 空巷支護(hù)形式

2.2.1 空巷錨索加固

(1)空巷巷道掘進(jìn)時(shí),頂板平均托煤2 m,回采期間,提前打開閉墻后,發(fā)現(xiàn)原有支護(hù)失效較多,需加強(qiáng)支護(hù),頂板中間打兩排點(diǎn)錨索,錨索排距1.5 m,間距0.8 m,并對破網(wǎng)進(jìn)行連補(bǔ)。[1]

(2)空巷巷幫煤層底板以下巖面加固,采用錨索組和梁加固,順著巷道補(bǔ)打錨索,排距0.8 m。

2.2.2 搭木垛施工工藝及施工方法

(1)施工工藝

安全檢查—定位清渣—搭木垛—打楔子。

(2)施工方法

①安全檢查并對巷道網(wǎng)包處補(bǔ)打錨索。

②確定垛位,清理垛位的浮渣；木垛緊貼巷幫交錯布置,每隔5 m搭設(shè)一木垛。呈井字型搭設(shè),在基本支護(hù)的下方順巷碼放底層,然后再垂直于巷道方向在底層上碼放第二層,按此順序一層一層的碼到接緊頂板為止。[2]

③施工至1.5 m 以上時(shí),將地板攤平,使用道木在下方并排放至4～5 根,隨高度增加搭起供人員操作的木垛,要求每根道木緊靠,不留縫隙,并將邊緣的道木使用扒釘扒緊。

④在靠頂板的二或三層間各角打好加緊楔子。

⑤施工完畢后,由副隊(duì)長驗(yàn)收木垛支設(shè)情況,確認(rèn)合格后方可進(jìn)行下一循環(huán)。

(3)空巷搭木垛支護(hù)形式

工作面過空巷前,提前對空巷進(jìn)行支護(hù)。搭設(shè)木垛所用方木為長×寬×高=1 500 mm×200 mm×(150 mm～180 mm)長方木,呈井字型搭設(shè)；每隔5 m交錯布置?？障锬径庵ёo(hù)見圖2。

圖2 空巷搭木垛支護(hù)

3 過空巷期間采煤工藝

3.1 采煤工藝

移架—割煤—推溜—清煤。

3.2 采煤方法

(1)過空巷前5個(gè)循環(huán),提前調(diào)斜工作面,使副巷揭露處超前正巷5 m,同時(shí)調(diào)整回采溜子直線度與平整度達(dá)標(biāo),嚴(yán)禁出現(xiàn)彎曲現(xiàn)象。

(2)工作面揭露空巷期間,揭露處相對應(yīng)的支架采用超前拉架方式進(jìn)行可靠支護(hù),及時(shí)支護(hù)暴露頂板,拉架后及時(shí)打開護(hù)幫板,確保割一架,拉一架。[3]

(3)割煤期間,及時(shí)停機(jī)處理滾筒上纏繞的錨桿和錨索,防止損壞設(shè)備,影響割煤效率。

(4)推溜前將板梁、道軌及原煤順巷道依次充填在空巷巷幫煤層底板以下,壓實(shí)后再推溜。

(5)過空巷期間,每個(gè)割煤循環(huán)前回撤一處道木垛,防止割煤期間道木垛突然倒塌。

4 總結(jié)

通過對工作面遺留空巷提前支護(hù),提高支護(hù)強(qiáng)度,保證了空巷頂板穩(wěn)定,防止了空巷在受采動影響下發(fā)生頂板事故；本工作面推進(jìn)空巷歷時(shí)7個(gè)圓班,采用快速推進(jìn)的方法,緩和了頂板變化,減小了頂板下沉量,在空巷頂板壓力未完全顯現(xiàn)前,順利通過了空巷；推進(jìn)過程中通過留頂煤破底的方式,解決空巷底板標(biāo)高低于煤層標(biāo)高的難題,確保了綜采工作面正常推進(jìn),增加工作面的原煤儲量2萬噸,實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益超過1 600萬元。