中厚煤層綜采工作面跨石門安全回采技術(shù)研究與實(shí)踐

王毅 龐成 梁飛

摘 要：在煤礦生產(chǎn)過(guò)程中，工作面跨石門回采是經(jīng)常遇到的問(wèn)題。三匯一礦2126綜采工作面在跨+590m南二石門時(shí)，采用了抬高綜采工作面運(yùn)輸平巷的技術(shù)，成功了跨過(guò)了石門。此技術(shù)不僅降低了傳統(tǒng)方法中充填石門的材料成本，又能避免跨石門回采中液壓支架下陷到石門內(nèi)和工作面冒頂?shù)陌踩珕?wèn)題，對(duì)類似條件的煤礦具有借鑒作用。

關(guān)鍵詞：中厚煤層；綜采工作面；跨石門；回采技術(shù)

中圖分類號(hào)：TD823 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2016）32-0177-02

1 概 述

近年來(lái)，我國(guó)煤炭生產(chǎn)正在往大型化、機(jī)械化、集中化、自動(dòng)化的方向發(fā)展，綜合機(jī)械化開采已經(jīng)得到普遍推廣。但在綜合機(jī)械化開采中，經(jīng)常會(huì)遇到一些石門影響煤礦的正常生產(chǎn)，增加了采出成本。要實(shí)現(xiàn)工作面連續(xù)回采，就必須跨石門，這樣就給工程技術(shù)人員帶來(lái)一個(gè)難題[1]。若采用充填技術(shù)跨石門，就會(huì)增加材料成本。若采用“搬家倒面”技術(shù)跨石門，不僅會(huì)損失大量的煤炭資源，且工作面搬家要停產(chǎn)2個(gè)月左右的時(shí)間。三匯一礦2 126工作面在跨+590 m南二石門時(shí)沒(méi)有采取傳統(tǒng)的“搬家倒面”、充填石門、頂板固化等技術(shù)，而是通過(guò)組織有關(guān)人員現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，采用了抬高工作面運(yùn)輸平巷的技術(shù)，低成本且成功實(shí)施了跨石門回采。

2 工作面概況及地質(zhì)條件

2.1 工作面概況

2 126工作面位于+590 m水平S2采區(qū)，該工作面走向長(zhǎng)約301 m，傾斜長(zhǎng)度約140 m。風(fēng)巷位于+674 m高程，機(jī)巷位于

+606 m高程，為梯形斷面。該面上部南翼為已采的2124工作面，南部為正在布置的2 125工作面，北部、下部及上部北翼為未開采區(qū)域。覆蓋層厚度為422～439 m，覆蓋層厚，回采對(duì)地表設(shè)施影響小。

2.2 工作面地質(zhì)條件

2 126綜采工作面煤層平均厚度2.58 m，煤層傾角22 °～

36 °，平均29 °，可采儲(chǔ)量14.9萬(wàn)t；該煤層屬煤與瓦斯突出危險(xiǎn)煤層，具有突出危險(xiǎn)性，煤塵具有爆炸性危險(xiǎn)。煤層為黑色，賦存穩(wěn)定，質(zhì)地疏脆，硬度較低。工作面直接頂為黑灰色薄層狀頁(yè)巖，平均厚度3.93 m。老頂為上部為深灰色細(xì)粒砂巖，中部為灰白色中粗砂巖，層理明顯，較硬，下部為深灰色細(xì)砂巖，層理明顯，屬二級(jí)，平均厚度為3.66 m。

水文地質(zhì)條件較為簡(jiǎn)單，僅有上部少量采空區(qū)積水沿頂、底板裂隙滲入該面。

最大涌水量5 m3/h，正常涌水量2 m3/h。根據(jù)該工作面機(jī)、風(fēng)巷掘進(jìn)情況表明，該面煤層層位正常，不會(huì)遇到大、中型地質(zhì)構(gòu)造。工作布置平、剖面圖分別如圖1、圖2所示。

3 跨石門回采方案的確定

3.1 石門安全保護(hù)巖柱留設(shè)計(jì)算

3.1.1 抬高垂距HD的計(jì)算

通過(guò)2126工作面平面布置圖和剖面布置圖我們可以得知要想用抬高工作面進(jìn)風(fēng)巷的方法使其過(guò)石門時(shí)既不充填石門又能保證回采到石門與工作面交叉點(diǎn)時(shí)液壓支架、采煤機(jī)、輸送機(jī)機(jī)頭、不下陷到石門內(nèi)，首先就要保證最小安全巖柱HG達(dá)到某個(gè)最小值，其次要考慮傾斜煤柱CH要達(dá)到某個(gè)最小值，最后兩個(gè)最小值通過(guò)三角函數(shù)計(jì)算出的HD值取較大值就是我們要求得抬高垂距。

3.1.2 最小安全巖柱HGmin值的計(jì)算

根據(jù)2003年煤炭工業(yè)出版社出版的《采礦工程設(shè)計(jì)手冊(cè)》得知：

①HGmin=h1+h2+2h3=0.36+1.28+2×1.97=5.58 m

式中，h1——石門開挖后，自然冒落拱高度；

h2——工作面開采時(shí)，底板擾動(dòng)塑性破壞高度；

h3——有效支撐巖柱高度，因?yàn)閔3要受如工作面突然來(lái)水、采煤機(jī)開到下方機(jī)頭、原巷道支護(hù)、石門頂板突然發(fā)生淋水等各種因素的影響，取2倍安全系數(shù)。

3.3 抬高垂距的計(jì)算

由公式（1）計(jì)算出的HGmin換算得：

HD=5.58×cos29 °=4.88 m，

由公式（5）計(jì)算出的CHmin換算得：

HD=8.05×=3.9 m。

在這兩個(gè)值中取較大值，得HD為4.88 m。為了保證在實(shí)際生產(chǎn)中更加安全，將進(jìn)風(fēng)巷抬高到5 m。

4 工作面跨石門實(shí)施方法

4.1 支護(hù)方式

①在煤壁回采至絞車硐室20 m之前對(duì)絞車硐室底板進(jìn)行硬化，硬化范圍為長(zhǎng)5.45 m×寬2.44 m×高1.6 m，先采用大塊矸渣鋪底約800 mm，再在矸渣上平鋪一層廢舊水泥枕木，最后再用混凝土澆灌，施工隊(duì)必須保證澆灌混凝土達(dá)到要求，硬化上表面沿煤層底板自然傾角方向施工。

②工作面煤壁距2 126小斜坡絞車硐室20 m前，絞車硐室處錨網(wǎng)支護(hù)段采用3.5 m長(zhǎng)的單體液壓支柱配合直徑200 mm×長(zhǎng)1 200～2 200 mm的圓木梁頭“一梁二柱”進(jìn)行加固。工字鋼架棚段，小斜坡采用1.8～2.2 m的工字鋼配合2.5 m單體液壓支柱“一梁三柱”的方式進(jìn)行加固。

③工作面煤壁距2 126小斜坡絞車硐室20 m前，行人聯(lián)絡(luò)巷工字鋼架棚段，沿聯(lián)絡(luò)巷走向采用1.8～2.2 m的工字鋼配合2.5 m單體液壓支柱“一梁三柱”的形式進(jìn)行加固。行人聯(lián)絡(luò)巷加固前必須先對(duì)機(jī)巷采用1m鉸接頂梁“一梁一柱”雙排沿走向打超前并超過(guò)行人聯(lián)絡(luò)巷10 m。

④工作面煤壁距2 126小斜坡20 m前，石門至小斜坡落平點(diǎn)位置必須采用工字鋼配合單體液壓支柱“一梁三柱”的形式進(jìn)行加固，且打緊打牢抬棚。

4.2 加快工作面推進(jìn)速度

采煤工作面調(diào)采務(wù)必會(huì)影響到正常的推進(jìn)速度，因此各部門一定要加強(qiáng)工作面安全管理，加快采煤機(jī)的截割速度，提前搞好機(jī)電設(shè)備的日常保養(yǎng)和檢修，從而縮短采動(dòng)壓力對(duì)石門及大巷的作用時(shí)間，減輕石門及大巷等所跨巷道的破壞程度。

5 結(jié) 語(yǔ)

實(shí)踐證明，該礦跨石門回采所需留設(shè)的石門最小安全保護(hù)巖柱高度是合理、有效的，可將其作為類似條件下跨石門回采的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。通過(guò)抬高工作面進(jìn)風(fēng)巷的方法跨石門回采，大大的提高了跨石門回采的安全性，并提高了跨石門回采的時(shí)間，降低了跨石門的施工難度。跨階段石門回采，保證了工作面較長(zhǎng)的走向長(zhǎng)度和連續(xù)回采，有效發(fā)揮了綜采的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 陳炎光，陸士良.中國(guó)煤礦巷道圍巖控制[M].北京：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版 社，1994.

[2] 陳楓，孫敦永.綜采工作面跨石門開采安全巖柱的留設(shè)[J].煤炭科技，

2001，（1）.