綜采工作面小煤柱開采技術(shù)實踐

張二林

摘 要：為了充分開采煤炭資源，根據(jù)礦井瓦斯、自燃發(fā)火等地質(zhì)賦存條件及采煤工作需要，對綜采工作面軌道順槽（回風(fēng)）支護技術(shù)進行了闡述，并詳細介紹了小煤柱開采的施工工藝。該技術(shù)不僅確保了回風(fēng)順槽支護強度和有效斷面積，同時也提高了采區(qū)煤炭資源的采出率，延長了礦井服務(wù)年限。

關(guān)鍵詞：小煤柱開采；綜采工作面；巷道支護

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.01.049

1 工作面情況

1.1 地質(zhì)特征及開采條件

15111工作面位于礦井開拓大巷南翼，東側(cè)為15109工作面（已回采），西側(cè)未采，南至礦界保安煤柱，北至軌道運輸?shù)热龡l開拓大巷。工作面所處煤（巖）層為一向斜軸部西側(cè)，走向近南北，向東傾斜，傾角0°-6°，為近水平煤層。

1.2 頂、底板情況

15111工作面無偽頂，直接頂為砂質(zhì)泥巖，其厚度7m，上部有一層2m厚泥巖，14#煤線位于其中；老頂為中砂巖，厚8m；直接底為泥巖，厚度約3m，含三到四層煤線，上部為塊狀泥巖，下部為薄層狀泥巖；老底為K1砂巖，厚度為35m，上部粒度較細為粉砂巖。

2 準備工作

2.1 巷道布置

15111為首個小煤柱開采工作面，位于礦區(qū)南部，工作面采用走向長壁雙巷布置方式，巷道方位178°40′13″：一條為15111軌順（運設(shè)備、材料、行人、回風(fēng)）；另一條為15111膠順（運煤、進風(fēng)、行人）。兩條均沿15#煤層頂板走向布置，分別長2000m；開切眼沿傾向布置，長度為238m。

2.2 巷道支護

（1）為了實現(xiàn)小煤柱開采，對15111軌道順槽圍巖賦存特征進行數(shù)值模擬，從而確定合理的支護方案與支護參數(shù)。15111軌道順槽采用18.24m2矩形斷面（凈寬4.8m，凈高3.8m），采用錨桿+鋼筋梯+菱形網(wǎng)+錨索聯(lián)合支護，其中巷道頂板錨桿間排距為880×800mm，錨桿規(guī)格為Φ22×2500mm，每根錨桿使用2卷錨固劑，1卷K2335（在前），1卷Z2360。由外向里依次通過配套螺母、半球形調(diào)心墊圈、尼龍減摩墊圈、蝶形托盤壓緊鋼筋梯和菱形網(wǎng)片，與巖石嚴密接實。錨桿拉力不低于135KN，錨固長度2500mm，錨固力不低于150KN，錨桿預(yù)緊扭矩≥300N·M，為提高支護強度頂錨索間排距1200×800mm，打在兩排錨桿中間，平行布置。錨索與頂板垂直，使用3卷錨固劑，1卷k2335（在前）和2卷z2360，托盤使用300×300×10mm方托盤配合150×150×10mm蝶形托盤。頂網(wǎng)長邊垂直巷道中線鋪設(shè)，幫網(wǎng)順巷鋪設(shè)，網(wǎng)片間搭接長度不小于100mm，每200mm連一扣，聯(lián)網(wǎng)絲為長600mm的12#雙股鐵絲。頂錨索為Φ21.8×7300mm，預(yù)緊力不小于300KN，錨固長度不小于2600mm，錨固力不小于500KN。

（2）巷道兩幫支護：因15111軌道順槽左幫與15109采空區(qū)相隔6.5m，為了保證支護強度，在左右兩幫布置錨桿（長Φ22×25001600mm，間排距850×800mm，技術(shù)要求同頂錨桿）的基礎(chǔ)上，采用Φ22中空注漿錨索加固兩幫煤體。其中：左幫采用Φ22×4000mm錨索加固，間排距1500×1600mm；右?guī)停閷嶓w煤）采用Φ22×5000mm錨索加固，間排距1900×1600mm。

2.3 材料、設(shè)備準備

材料設(shè)備準備：中空注漿錨索、42.5#水泥、YCD-22錨索漲緊泵、ACZ-Ⅰ水泥添加劑、風(fēng)動注漿泵、風(fēng)煤鉆、φ32PDC鉆頭、φ19×1000mm麻花鉆桿、止?jié){塞、棉紗等。

2.4 錨索布置技術(shù)參數(shù)

（1）15111軌道順槽沿煤層頂板掘進，在現(xiàn)有支護情況下不再對頂板進行中空注漿錨索補強支護。

（2）煤柱側(cè)巷道幫部每排布置2根中空注漿錨索，規(guī)格為?22×4000mm，左幫間排距為1500×1600mm，鉆孔大小?32mm。上部中空注漿錨索位于頂板下1300mm處，上扎20°施工，保證錨索錨固在頂板巖層中，下部錨索與巷道表面垂直布置。樹脂錨固劑規(guī)格為1卷K2335（在前）和1卷Z2360，托盤規(guī)格為：300×300×16mm，錨索外露出鎖具控制在150-250mm。

（3）實體煤側(cè)巷道幫部每排布置2根中空注漿錨索，規(guī)格為?22×5000mm，間排距為1900×1600mm，鉆孔大小?32mm。上部中空注漿錨索位于頂板下700mm處，上扎20°鉆孔，便于中空注漿錨索施工，下部錨索與巷道表面垂直布置。樹脂錨固劑規(guī)格為1卷K2335（在前）和1卷Z2360，托盤規(guī)格為：300×300×16mm。

（4）錨索外露出鎖具控制在150-250mm，以上各參數(shù)誤差控制在±50mm。

3 施工方法

3.1 打眼

打眼采用風(fēng)煤鉆鉆機，Φ32mm鉆頭，φ19×1000mm中空鉆桿，人扶鉆機濕式打眼，眼深左幫3700m，右?guī)?700mm，誤差±50mm，除肩窩角兩個鉆孔與水平呈20°角打設(shè)外，其余鉆孔均與巖面垂直，防止打設(shè)角度過大，張拉時錨索彎曲影響注漿效果。

3.2 安裝與封孔

打眼后，進行中空錨注錨索的安裝及封孔施工，安裝前先安裝止?jié){塞到距錨索端頭約300mm后，當(dāng)孔口破碎呈喇叭口形狀時則在錨索索體上纏繞適當(dāng)棉紗。安裝時，將1卷K2335型和1卷Z2360型樹脂藥卷放入眼中，用中空錨注錨索將藥卷緩緩?fù)葡蜓鄣?，再用連接套頭與錨索連接，將連接套頭插入錨桿鉆機套頭后開動鉆機，邊攪拌邊將錨索推至眼底，繼續(xù)旋轉(zhuǎn)30-45s，穩(wěn)定后撤下錨桿鉆機。

中空錨注錨索打注后，先檢查封孔質(zhì)量，當(dāng)止?jié){塞周圍存在空隙時，則用棉紗塞緊，再根據(jù)封孔位置距巷道壁面的距離，然后依次將止?jié){塞、托盤、索具安裝到位，用張拉千斤頂進行張拉，張拉力不低于100kN，最后檢查錨索托盤是否緊貼巖面。但安裝時避免出現(xiàn)因張拉使錨索折彎現(xiàn)象，使注漿產(chǎn)生大的阻力。

3.3 注漿

按規(guī)定的水灰比配好漿液，攪拌均勻，使水泥水化后即可注漿，注漿時，每排自兩幫最下部的中空錨注錨索（桿）開始、逐根向上進行。錨索注漿時，先卸下錨索尾部的絲堵，將注漿器連接到錨索尾部的內(nèi)螺紋上，慢慢扭緊注漿器，然后用注漿管路將注漿器與注漿泵進行連接；錨桿注漿時，通過注漿快速接頭將錨索尾部與注漿管路連接。

4 結(jié)論

（1）15111工作面小煤柱開采走向長度為2000m，可多回收煤炭48.7 萬噸（原留隔離煤柱40m，現(xiàn)留6.5m）。

（2）巷道安全性能好，礦壓小，可保證有效的巷道斷面，滿足采煤工作面的設(shè)備運輸、行人、通風(fēng)及瓦斯防治工作需要，減少了長期用人刷幫、臥底維修巷道費用，是實現(xiàn)礦井安全高效的有力途徑。