單體支柱在綜采大斷面順槽超前支護(hù)中的應(yīng)用

孟 君

單體支柱在綜采大斷面順槽超前支護(hù)中的應(yīng)用

孟 君

(西山煤電(集團(tuán))公司，山西 太原 030053)

論述了帶帽單體支柱在大斷面順槽綜采工作面超前支護(hù)中使用的合理性、施工工藝及使用效果，同時也針對當(dāng)前在設(shè)計施工中存在的問題，提出了解決方法和改進(jìn)措施。

綜采;單體支柱;大斷面;超前支護(hù);施工工藝;措施

山西焦煤西山煤電集團(tuán)公司東曲煤礦，是一座現(xiàn)代化大型礦井，設(shè)計年產(chǎn)量400萬t，礦井全部采用綜合機械化開采。近年來，科技進(jìn)步帶來了采煤設(shè)備自動化、大型化的裝備改革，為滿足大型設(shè)備的使用要求，綜采工作面順槽的斷面積不斷增大。如何有效地對兩巷進(jìn)行超前支護(hù)，降低回采對巷道的破壞，確保安全生產(chǎn)，選擇合理的支護(hù)方式已變得越來越迫切。傳統(tǒng)的單體支柱“π”型梁支護(hù)已滿足不了機械大型化后的支護(hù)要求。因此，東曲礦根據(jù)8#煤的地質(zhì)條件及大型綜采設(shè)備技術(shù)要求，在+860水平二采區(qū)工作面順槽超前支護(hù)時采用帶帽單體支柱支護(hù)技術(shù)，取得了良好的效果。

1 地質(zhì)概況

28202工作面煤層為+860水平二采區(qū)8#煤，煤層平均厚度為3.2 m，煤層傾角平均3°，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，屬較穩(wěn)定性煤層。老頂為細(xì)、中砂巖，厚度為9.8 m;直接頂為石灰?guī)r，厚度4.4 m，灰黑色，含動物化石碎片，有節(jié)理;直接底為砂質(zhì)泥巖，厚度2.9 m，灰色，含大量云母及黑色礦物;老底為炭質(zhì)泥巖及9#煤，平均厚度3.2 m，上部為炭質(zhì)泥巖，下部為9#煤。工作面最大涌水量40 m3/h，正常涌水量5 m3/h。

2 帶帽單體支柱支護(hù)原理

目前，較成熟的綜采工作面超前支護(hù)主要可分為三大類：

1)使用老式的架棚支護(hù)。

2)以架棚支護(hù)發(fā)展而來的單體支柱“π”型梁支護(hù)。

3)綜合錨桿的各種作用而提出的松動圈支護(hù)理論、錨固體強度強化理論、錨注理論、整體錨固結(jié)構(gòu)理論等而使用的錨桿、錨索加固支護(hù)。根據(jù)28202工作面所處的地質(zhì)條件，斷面尺寸，傳統(tǒng)的單體支柱“π”型梁支護(hù)顯然不能滿足支護(hù)強度要求，依據(jù)擠壓加固理論，遵循使圍巖處于塑性穩(wěn)定狀態(tài)的支護(hù)原則進(jìn)行設(shè)計，衍生出了帶帽單體支柱支護(hù)方式，在巷道頂板形成堅固的擠壓加固帶，依據(jù)擠壓加固和整體加固理論，遵循使圍巖處于擠壓穩(wěn)定狀態(tài)的支護(hù)原則進(jìn)行設(shè)計。

3 帶帽單體支柱支護(hù)施工工藝及要求

28202綜采工作面順槽斷面為矩形斷面，寬5.5 m，高4 m，凈斷面22 m2，綜采工作面順槽超前部分的支護(hù)見圖1，頂板較完整的情況下，采用帶帽單體支柱進(jìn)行超前支護(hù)。柱帽采用鐵質(zhì)柱帽，在順槽距工作面10 m范圍內(nèi)打設(shè)4根帶帽單體支柱，巷道左右兩幫各距離250 mm打設(shè)1根帶帽單體支柱，考慮到運輸需要以及工作面安全出口尺寸，中間2根帶帽單體支柱距離兩幫的支柱間距為1 450 mm，帶帽單體支柱排距為1 000 mm;在10 m以外20 m以內(nèi)，順槽內(nèi)靠兩幫打設(shè)2根帶帽單體支柱，同樣距離兩幫分別為250 mm，排距1 000 mm。超前支護(hù)距離均不小于20 m，并留高≥1.8 m，寬0.8 m的人行道。距工作面50～100 m范圍內(nèi)必須經(jīng)常存放備用材料，以備頂板壓力增大、破碎時用，此材料隨用隨補，嚴(yán)禁短缺;材料必須碼放整齊，并掛好標(biāo)志牌。28202順槽超前斷面支護(hù)圖見1。

圖1 28202順槽斷面支護(hù)圖

兩順槽單體支柱初撐力不低于90 kN，單體鉆底量超過100 mm時必須穿鐵制柱鞋，單體與單體之間必須使用硬鏈接裝置進(jìn)行連接，無法使用硬鏈接的必須拴好防倒繩。

凡是采用單體支柱與鐵質(zhì)柱帽進(jìn)行支護(hù)頂板時，單體支柱與柱帽間必須用抱箍進(jìn)行連接固定牢靠，防止在單體支柱自卸或人為卸壓、運送等過程中，鐵質(zhì)柱帽掉落傷人。

4 應(yīng)用效果

通過帶帽單體支柱支護(hù)技術(shù)在東曲礦28202綜采工作面的成功使用可以看出，與以往的單體支柱“π”支護(hù)相比有以下優(yōu)點：

1)實現(xiàn)了由單體支柱“π”型梁支護(hù)的“被動”型支護(hù)向帶帽單體支柱支護(hù)的“主動”型支護(hù)的轉(zhuǎn)變。提高了巷道的安全性和可靠性，降低了回采過程對圍巖的破壞，同時也使巷道的維護(hù)工作更加快捷、簡單。

2)帶帽單體支柱支護(hù)所需的材料減少，降低了井下材料運輸?shù)墓ぷ髁浚孤毠さ膭趧訌姸让黠@降低。

3)巷道斷面被占用的空間小，可以更加合理地利用巷道空間。

4)帶帽單體支柱主要是借助于單體支柱對頂板的主動支撐力使綜采工作面順槽超前部分的頂板形成整體支護(hù)結(jié)構(gòu)，均衡頂板各部分的受力和變形，能有效地阻止節(jié)理、裂隙的張開、錯動及碎石的掉落，提高了頂板的完整性。

5 需注意的問題

帶帽單體支柱支護(hù)具有及時承載、主動支撐力調(diào)節(jié)方便、支護(hù)效果好、勞動強度低、支護(hù)成本低和回采工作面端頭維護(hù)簡單等優(yōu)點。但采用該技術(shù)需要注意以下幾個問題：

1)帶帽單體支柱支護(hù)必須充分利用單體支柱的主動支撐力，柱帽必須緊貼頂板，確保初撐力符合支護(hù)要求，如柱帽與頂板接觸不嚴(yán)，單體支柱無法起到加固和保護(hù)作用。

2)根據(jù)巷道的特點，合理地確定巷道的支護(hù)參數(shù)和形式，根據(jù)頂板的穩(wěn)定程度，可通過增大或減小單體支柱間排距的方式，適當(dāng)對支護(hù)參數(shù)進(jìn)行變更。

3)帶帽單體支柱不宜緊貼煤幫打設(shè)，避免因為采動影響造成巷道片幫、擠壓使單體支柱失效。

6 結(jié)語

使用帶帽單體支柱代替單體支柱“π”型梁支護(hù)，通過在東曲礦28202工作面的成功應(yīng)用，證實了該項技術(shù)的可行性，該技術(shù)加大了支護(hù)強度，確保了支護(hù)的有效性，具有很好的支護(hù)效果，降低了回采過程中對巷道圍巖的破壞，減少了巷道變形量，同時由于其相對獨立的施工過程，降低了工人的維修強度和難度，提高了礦井的生產(chǎn)效率，對于相同或類似地質(zhì)條件下的煤礦生產(chǎn)施工具有一定的借鑒作用。

Application on Single Prop in Forepoling of Large Section Roadway of Fully Mechanized Mining

Meng Jun

Describes the single prop with the cap in large section roadway of fully mechanized working face advance support used in rationality，construction technology and effect of use，but also according to the problems in design and construction，puts forward solution and improvement measures.

Fully mechanized coal mining;Single prop;Large cross section;Advanced support;Construction technotogy;Measure

TD355+.3

A

1672－0652(2011)12－0009－02

2011－11－14

孟 君(1973—)，男，內(nèi)蒙烏盟人，2005年畢業(yè)于太原理工大學(xué)，碩士研究生，工程師，主要從事采煤技術(shù)工作(E －mail)xsmdkgk@163.com