孤島工作面采場(chǎng)與兩巷支護(hù)研究

王仰金,劉傳茂,吳長(zhǎng)青

（山東宏河礦業(yè)集團(tuán)橫河煤礦,山東 鄒城 273500）

1 孤島采場(chǎng)存在的問題

1.1 四面“孤島”開采礦壓控制的理論與工程問題

此類采場(chǎng)最大的安全威脅是：

（1）覆巖運(yùn)動(dòng)造成“孤島”煤柱突然破裂而發(fā)生沖擊地壓；

（2）煤柱逐漸破裂之后快速變形，擠出的煤體封堵兩巷；

（3）當(dāng)煤柱變小和采場(chǎng)推過煤柱后，覆巖結(jié)構(gòu)的突然失穩(wěn)造成支架的沖擊載荷，以及大面積片幫“壓死”運(yùn)輸機(jī)。

1.2 四面“孤島”開采礦壓控制的工程問題

（1）煤柱失穩(wěn)造成的災(zāi)害形式及其判定方法。隨采場(chǎng)推進(jìn)，煤柱越來越小，此時(shí)煤柱是以沖擊形式還是以快速變形形式破壞，以及如何在工程中準(zhǔn)確判定，是保障采場(chǎng)安全的第一個(gè)關(guān)鍵工程問題。

（2）煤柱失穩(wěn)災(zāi)害的控制技術(shù)。如何針對(duì)災(zāi)害的形式和程度，采取有效的技術(shù)措施控制災(zāi)害，是保障采場(chǎng)安全的第二個(gè)關(guān)鍵工程問題。具體來講，就是沖擊地壓、巷道圍巖快速移近和采場(chǎng)煤壁大面積片幫的控制技術(shù)。

2 工作面概況

新434工作面地面相對(duì)位于邢家村東，鮑店礦南風(fēng)井北，地面標(biāo)高為＋42～＋44米。該區(qū)內(nèi)地面為一分層回采后形成的塌陷區(qū)，工作面的回采對(duì)地表有一定的影響。工作面為3煤四分層綜采放頂煤工作面，煤厚8.9米，一分層已開采完畢，采厚2.2米，剩余煤厚6.7米，傾角8°～15°。該工作面上方為新431工作面采空區(qū)，北部為新534工作面采空區(qū)，南為新334工作面采空區(qū)。東為井田邊界保護(hù)煤柱，西接一采區(qū)擴(kuò)大區(qū)軌道運(yùn)輸巷、皮帶運(yùn)輸巷。為典型孤島開采工作面。

3 工作面支護(hù)

該工作面頂板管理采用全部跨落法，實(shí)行全支護(hù)法管理。工作面采用基本液壓支架ZF2800/16/24型低位放頂煤支架支護(hù)。上下端頭各配置2架ZFG3200/17/27H型過渡支架進(jìn)行支護(hù)。安全出口分別采用4.4 m ∏型鋼配合DW25-250/100型單體液壓支柱支護(hù)，順槽抬棚兩側(cè)各二對(duì)四梁，交替邁步前移，一梁三柱。液壓支架支護(hù)強(qiáng)度驗(yàn)算。

3.1 合理支護(hù)強(qiáng)度的計(jì)算

（1）經(jīng)驗(yàn)計(jì)算支護(hù)強(qiáng)度:

（2）選取表七中，最大平均支護(hù)強(qiáng)度為：380 kn/m2，431.64 KN/m2＞380 KN/m2，所以選取431.64KN/m2為工作面合理的支護(hù)強(qiáng)度。

3.2 液壓支架支護(hù)強(qiáng)度驗(yàn)算: Q = Pt×F = 431.64×5.85 = 2525.09（KN）

F:支架的支護(hù)面積，5.85 m2。所選液壓支架的工作阻力為2800KN，2800KN＞2525.09KN，滿足工作面支護(hù)強(qiáng)度要求。

3.3 選擇合理的控頂距

根據(jù)支架要求，工作面最大控頂距：3900mm ，最小控頂距：3300mm。根據(jù)工作面條件與支架適應(yīng)條件對(duì)照表1可以看出，選用ZF2800－16/24型支架，滿足頂板管理支護(hù)強(qiáng)度需要，滿足底板比壓值要求。通過對(duì)比、驗(yàn)算，證明選用ZF2800-16/24型支架能滿足要求。

4 工作面兩巷支護(hù)

4.1 支護(hù)要求

軌道順槽和運(yùn)輸順槽內(nèi)的超前支護(hù)為不破壞原有支護(hù)分別使用正巷回撤的原棚配合DW25-250/100型單體液壓支柱在原棚正中復(fù)棚支設(shè)超前支護(hù)，支護(hù)距離≥30米。

4.2 支護(hù)密度

軌道順槽超前支護(hù)的柱距為1.0米、棚距為0.5米，運(yùn)輸順槽超前支護(hù)的柱距為0.8米、棚距為0.4米，兩支柱打在兩邊牙科內(nèi)側(cè)。

4.3 支護(hù)質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)

（1）支護(hù)縱橫成線，偏差為±100 mm，原棚腿脫離牙科時(shí)，及時(shí)用點(diǎn)柱將棚腿回撤。（2）支柱應(yīng)支到實(shí)底，并做到迎山有力，單體液壓支柱的初撐力≥50 KN（6.37MPa）。（3）兩巷高度≥1.8米，行人寬度≥0.8米，單體支柱活柱行程≥150 mm。（4）軌道與運(yùn)輸巷達(dá)到規(guī)定的距離，每班隨著正巷回撤的支柱，隨補(bǔ)充順槽的超前支護(hù)，支柱達(dá)到初撐力，每棵支柱掛牢防倒繩，無泄液支柱，且背好幫頂。（5）兩巷單體支柱鉆底量超過100mm時(shí)，支柱必須穿鞋；如鉆底量過大可以按照先穿木鞋（礦用小板梁）、木鞋的上部再穿鐵鞋的順序進(jìn)行。

5 礦壓觀測(cè)

工作面的礦壓觀測(cè)研究?jī)?nèi)容主要有：支架阻力觀測(cè)、順槽超前支護(hù)范圍內(nèi)單體液壓支柱阻力觀測(cè)以及支護(hù)質(zhì)量動(dòng)態(tài)觀測(cè)。

5.1 觀測(cè)方法

（1）支架阻力觀測(cè)。工作面支架每隔5架，在支架前后立柱上安設(shè)數(shù)顯式礦壓表，每班由一名專職觀測(cè)人員專門負(fù)責(zé)觀測(cè)支架前后柱工作阻力的變化情況，在觀測(cè)時(shí)必須做好記錄。用單體支柱檢測(cè)儀檢測(cè)兩順槽超前支護(hù)單體及兩端頭支護(hù)單體受力的變化情況。并每天及時(shí)上交質(zhì)檢科以便反饋壓力情況。（2）統(tǒng)計(jì)觀測(cè)。沿工作面傾斜方向每隔5架為一觀測(cè)剖面，礦壓部門每（班）統(tǒng)計(jì)一次端面頂板破碎及煤壁片邦情況（包括頂梁后距、片邦、冒頂超過0.5米以上的區(qū)域有頂板破碎情況），統(tǒng)計(jì)老塘頂板冒落狀況和支架因頂板壓力損壞的部件等。

5.2 順槽的礦壓觀測(cè)

順槽超前支護(hù)范圍內(nèi)的單體液壓支柱阻力的觀測(cè)：在工作面推進(jìn)60米后，分別在兩巷超前支護(hù)范圍外端安設(shè)2-3臺(tái)單體支柱壓力自動(dòng)儀，連續(xù)觀測(cè)單體支柱支護(hù)阻力的變化情況，每天換表紙一次，觀測(cè)3-5個(gè)循環(huán)。測(cè)站處同時(shí)設(shè)置一組頂板移近量觀測(cè)點(diǎn)，以便分析巖石變形時(shí)，支柱阻力的變化情況。

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