綜放孤島工作面巷道圍巖控制技術(shù)研究

摘 要：對綜放孤島工作面回采過程中巷道變形破壞進行分析，根據(jù)分析結(jié)果，從加強超前支護強度、改進設(shè)備控制巷道頂板、巷道頂板及巷幫補強錨索和控制回采巷道斷面四方面控制巷道變形。解決了綜放孤島工作面因跳采而引起的巷道圍巖控制問題，實現(xiàn)了該礦井的安全高效生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：綜放孤島工作面；礦山壓力；圍巖控制

引言

煤礦開采過程中，因采掘銜接，或避開工作面采動對相鄰工作面順槽圍巖的影響，工作面開采順序采用跳采，從而產(chǎn)生了孤島工作面。孤島工作面處于應(yīng)力集中區(qū)，礦山壓力顯現(xiàn)明顯，巷道維護困難，嚴重制約著煤礦的安全高效開采。因此，進行綜放孤島回采工作面巷道圍巖控制技術(shù)研究，是實現(xiàn)礦井安全高效生產(chǎn)的基礎(chǔ)。

1 工作面概況

唐安煤礦位于高平市西南部，礦井生產(chǎn)能力1.50Mt/a，主采3#煤層，平均厚度6.0m，3號煤層基本頂為中粒砂巖，厚15.13m，直接頂為泥巖，厚2.04m，直接底為泥巖、細粉砂巖與泥巖互層，厚為6.77m；圍巖層理發(fā)育。

3403綜放孤島工作面位于七五二水平四盤區(qū)，東為3404全采空區(qū)，西為3402工作面采空區(qū)，南為四盤區(qū)專用回風(fēng)大巷、軌道運輸大巷和皮帶運輸大巷，北為實體煤，煤層埋深平均250m，工作面長度176m，推進長度1115m。 3403工作面回采至3402及3404工作面采空區(qū)段，工作面應(yīng)力集中明顯，圍巖變形嚴重，直接威脅巷道安全。

2 綜放孤島工作面回采巷道變形破壞特征

綜放孤島工作面變形破壞原因存在地域性差別。3403工作面進、回風(fēng)巷采用液壓柱加木板梁超前30m支護，推進距離距切眼80m處時，礦山壓力明顯增強，超前支護內(nèi)液壓單體柱支護受到了影響，出現(xiàn)液壓單體柱變形、壓折現(xiàn)象，端頭回柱困難，移動時間過長，造成綜放回采工作面施工困難，施工人員勞動強度大；隨著礦山壓力的增大，錨桿、錨索出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象，安全隱患極大；工作面進入應(yīng)力集中區(qū)，巷道斷面急劇變小，工作面通風(fēng)困難，瓦斯涌出量異常，造成現(xiàn)場作業(yè)人員施工環(huán)境極差。綜上所述，3403工作面巷道幫鼓和底鼓嚴重，液壓單體支柱最大鉆底接近1000mm，鉆底嚴重。變形情況如圖1所示。

3 控制技術(shù)

根據(jù)上述破壞特征，綜合分析對該區(qū)域的合理開采方案進行研究，采取如下相應(yīng)技術(shù)措施：

3.1 加強超前支護強度

3403工作面采取加長超前支護距離，從而加強支護強度，具體如下，由原來超前支護30m加長至110m，液壓單體柱柱冒由原來木板梁改為∏型鋼梁；原來液壓單體柱850mm間距調(diào)整為小于或等于600mm的間距。在巷道頂板破碎的情況下，還采取了縮小排距密度，實現(xiàn)一梁三柱加強頂板支護。對于工作面的進、回風(fēng)巷兩個出口，則采用兩根長3800mm∏型鋼梁分別平行與過渡架前梁和尾梁進行抬棚加液壓單體柱加強支護，兩根∏型鋼梁交替邁步前移，加強安全出口頂板支護。

3.2 改進設(shè)備控制頂板

原巷道超前支護液壓單體柱（缸徑直徑為100mm，工作阻力為250KN）全部更換成（缸徑直徑為110mm，工作阻力為300KN）懸浮式液壓單體柱，增大了對巷道頂板支撐作用力。為減少移動端頭時間，進一步解決單體柱受力后出現(xiàn)的鉆入底板，采用給液壓單體柱穿大、小鐵鞋的辦法破解難題，巷道行人側(cè)鋼梁下的每兩根液壓單體柱同穿在了一只1000mm×180mm的槽狀長方形鐵鞋上，其因非行人側(cè)空間狹窄，鋼梁下的液壓單體柱單獨穿300mm×300mm×16mm 的鐵鞋支護，增大了每根液壓單體柱與底板的接觸面積，且降低了液壓單體柱對底板的壓強作用力，在提升支護質(zhì)量的同時，還能有效控制底板的底鼓現(xiàn)象。為防止漏液卸壓柱傾倒傷人現(xiàn)象發(fā)生，用一種長度為850mm、φ20mm的柔性阻燃繩牢牢拴緊液壓單體柱，確保了不易傾倒傷人。

3.3 巷道頂板及巷幫補強錨索

受到礦山應(yīng)力影響，巷道內(nèi)變形嚴重，錨桿、錨索出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象。為了從源頭上解決問題，采用錨桿尾部打孔，10#鉛絲穿孔捆綁在金屬網(wǎng)上，防止錨桿斷裂射出。采用錨索防護套，戴在所有錨索頭部，并掛在金屬網(wǎng)上，有效起到了阻止錨索斷裂并瞬間彈出，加大了安全系數(shù)。頂板采用了φ22mm的大初撐力錨索加強頂板支護，由原來支護頂板錨固力10噸提高至15噸。再由原巷道幫部采用錨固力為5噸的錨桿支護，增強為φ17.8mm錨索加鋼帶支護。對工作面巷道煤壁側(cè)，采取先清除受壓力影響的幫鼓煤壁，待釋放壓力后，又采用高強度錨桿二次支護巷幫。通過對巷道釋放壓力二次支護后，有效的控制巷道變形。具體支護示意圖見圖2。

3.4 控制回采巷道斷面

3403綜放工作面巷道進入應(yīng)力區(qū)，巷道幫鼓，底鼓嚴重，巷道斷面急劇變小。為了加大巷道斷面，提高工作面通風(fēng)設(shè)備順利運轉(zhuǎn)，優(yōu)化現(xiàn)場作業(yè)人員施工環(huán)境，對巷道進行挑底、擴幫，提高巷道采高不低于2800mm，巷寬不低于4200mm，加大回采巷道斷面，提高工作面通風(fēng)，減小工作面瓦斯積聚，保證綜放工作面的安全推進。

4 結(jié)束語

煤礦開采中，綜放孤島工作面礦山壓力顯現(xiàn)明顯，工作面圍巖控制非常困難，解決好該問題是實現(xiàn)綜放工作面高產(chǎn)高效的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。探索和研究綜放孤島工作面頂板壓力的規(guī)律，對提高礦井頂板管理起到十分重要的作用。通過實施上述一系列措施，孤島工作面圍巖控制初見成效，有效的控制了巷道變形，頂?shù)装逡平繙p少，減小工作面瓦斯積聚，為綜放孤島工作面提高了安全系數(shù)，并減小綜放孤島工作面作業(yè)人員的勞動強度，從而使工作面渡過了困難時期，且提高工作面產(chǎn)量5000噸。3403孤島回采工作面中摸索的上述經(jīng)驗，對今后孤島工作面開采具有重要的指導(dǎo)意義。

參考文獻

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