特厚煤層綜放工作面停采方案的研究

劉志偉

(1.太原理工大學(xué) 礦業(yè)工程學(xué)院， 山西 太原 030024； 2.大同煤礦集團(tuán) 云岡礦， 山西 大同 037017)

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·試驗(yàn)研究·

特厚煤層綜放工作面停采方案的研究

劉志偉

(1.太原理工大學(xué) 礦業(yè)工程學(xué)院， 山西 太原 030024； 2.大同煤礦集團(tuán) 云岡礦， 山西 大同 037017)

以塔山煤礦8204綜放工作面為研究背景，分別從停采位置的確定、停采不放煤距離的確定、停采支護(hù)工藝的分析以及設(shè)備撤退等方面給出了石炭系特厚煤層條件下的綜采工作面的停采方案。實(shí)踐表明：該方案保證了工作面停采期間頂板的維護(hù)，加快了工作面的停采撤退速度，為今后類(lèi)似條件下綜放工作面的停采研究積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)，值得推廣應(yīng)用。

特厚煤層；綜放工作面；停采；停采支護(hù)；設(shè)備回撤

1 工作面概況

塔山煤礦8204工作面平均走向長(zhǎng)度906.5m，設(shè)計(jì)可采走向長(zhǎng)度719m，傾斜長(zhǎng)度162m. 8204工作面煤層厚度為9.72～17.76m，平均14.10m，純煤厚為9.00～15.43m，平均12.25m，含夾矸2～16層，夾矸單層厚度0.62～10.35m，平均1.85m.夾矸巖性為：灰黑色高嶺巖、高嶺質(zhì)泥巖、炭質(zhì)泥巖，深灰色砂質(zhì)泥巖、煤層上部局部受煌斑巖侵入影響硅化、變質(zhì)。

8204工作面為留設(shè)小煤柱開(kāi)采的工作面，根據(jù)小煤柱工作面應(yīng)力分布規(guī)律，回風(fēng)巷位于應(yīng)力較小區(qū)域，回采過(guò)程中兩巷超前壓力顯現(xiàn)不明顯。

1) 0～32m5204巷礦壓顯現(xiàn)不明顯。

2) 32～222m5204巷超前10m范圍內(nèi)有輕微底鼓。

3) 222～437m5204巷超前10m范圍內(nèi)有輕微底鼓。

4) 437～626m5204巷超前5m范圍內(nèi)有輕微底鼓。

2 停采線(xiàn)位置及不放煤距離的確定

2.1 停采線(xiàn)位置的標(biāo)定依據(jù)

1) 超前壓力影響范圍。

該礦微地震研究表明，臨空超前應(yīng)力峰值為50～100m，由于盤(pán)區(qū)內(nèi)采用前進(jìn)式開(kāi)采方式，確定8204工作面停采線(xiàn)距離1070回風(fēng)巷里幫最短距離為150m. 工作面走向超前支承壓力圖見(jiàn)圖1.

圖1 工作面走向超前支承壓力圖

2) 相鄰工作面停采線(xiàn)。

8206工作面回風(fēng)巷實(shí)際停采位置距離二盤(pán)區(qū)回風(fēng)巷里幫最短距離為225m.

3) 皮帶大架及設(shè)備長(zhǎng)度。

8204工作面2204巷皮帶大架以及爬坡段合計(jì)長(zhǎng)度為120m，工作面轉(zhuǎn)載機(jī)、自移尾長(zhǎng)度為40m，因此2204巷停采線(xiàn)最短長(zhǎng)度為160m(距離二盤(pán)區(qū)回風(fēng)巷里幫)。

綜合考慮，建議8204工作面2204巷停采線(xiàn)長(zhǎng)度為164m(采位750m，距離二盤(pán)區(qū)回風(fēng)巷里幫)，5204巷停采線(xiàn)位置為149m(采位750m，距離二盤(pán)區(qū)回風(fēng)巷里幫)，工作面停采位置進(jìn)入8206工作面實(shí)體煤區(qū)域，進(jìn)入實(shí)煤區(qū)75m.

2.2 停采線(xiàn)前后基本地質(zhì)情況

運(yùn)輸巷：停采位置巷道留底煤，底煤厚2.4m，地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單。

回風(fēng)巷：停采線(xiàn)位置煤柱寬度為8m，巷道掘進(jìn)留底煤，底煤厚2.0m，地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單。

根據(jù)以上地質(zhì)資料分析判斷：8204工作面停采線(xiàn)位置地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，停采期間適當(dāng)臥底，達(dá)到停采要求。

2.3 停采不放煤距離的確定

8204工作面正常推進(jìn)時(shí)，平均來(lái)壓步距為42m；工作面周期來(lái)壓強(qiáng)度小，且工作面停采位置已進(jìn)入相鄰8206工作面實(shí)煤區(qū)，根據(jù)以往停采經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)入實(shí)煤區(qū)后，周期來(lái)壓步距增大強(qiáng)度減小，因此，初步確定工作面整體不放煤距離為30m.

在工作面進(jìn)入停采不放煤階段，必須保證采高達(dá)到作業(yè)規(guī)程規(guī)定，割平割直，由于工作面停采位置處于底煤區(qū)域，應(yīng)適當(dāng)臥底割煤，保證支架初撐力合格，預(yù)估工作面來(lái)壓區(qū)域，盡量保證停采機(jī)道不在工作面周期來(lái)壓區(qū)域。

3 停采支護(hù)工藝

針對(duì)該工作面的地質(zhì)情況，結(jié)合以往工作面停采支護(hù)的經(jīng)驗(yàn)，確定8204工作面停采支護(hù)工藝如下：

3.1 鋪 網(wǎng)

工作面推進(jìn)到距離停采線(xiàn)20m時(shí)，開(kāi)始鋪設(shè)雙層金屬網(wǎng)，使用8#鐵絲網(wǎng)孔50mm×50mm的菱形金屬網(wǎng)；頭茬網(wǎng)全部采用d22mm×2 500mm錨桿加W鋼帶3 800mm×250mm×4mm進(jìn)行固網(wǎng)，錨桿間距為1.75m.

3.2 錨桿+錨索+組合梁支護(hù)(共計(jì)13排)

在距離停采線(xiàn)10m時(shí)，開(kāi)始打錨索加4m長(zhǎng)11#礦用工字鋼，工字鋼相互對(duì)錯(cuò)500mm，錨索規(guī)格d17.8mm×4 300mm鋼絞線(xiàn)，間距1.75m，排距0.8m，共計(jì)5排，打至距離停采線(xiàn)6.8m.

在距離停采線(xiàn)6.0m時(shí)，開(kāi)始打錨索加3.8m長(zhǎng)W鋼帶，錨索規(guī)格d17.8mm×4 300mm鋼絞線(xiàn)，間距1.75m，排距0.8m，共計(jì)3排，打至距離停采線(xiàn)4.4m.

在距離停采線(xiàn)3.6m時(shí)，開(kāi)始打錨索加3.8m長(zhǎng)W鋼帶，錨索規(guī)格d17.8mm×4 300mm鋼絞線(xiàn)，間距0.875m，排距0.8m，共計(jì)5排。

3.3 組合錨索、角錨索

1) 在支架前梁端頭的機(jī)道上方，垂直于工作面煤壁，架設(shè)錨索吊掛工字鋼挑梁，錨索的間排距為1.2m×1.75m，工字鋼梁長(zhǎng)度為4m，排距1.75m，錨索使用d17.8mm×8 300mm.

2) 同時(shí)，在工作面機(jī)道頂板范圍內(nèi)，支設(shè)2排組合錨索，三花布置，2排分別布置在第10排與第11排，第12排與第13排之間。

3) 在工作面機(jī)道與煤壁相交處，打設(shè)1排角錨索，角錨索使用d17.8mm×3 300mm，吊0.8m工字鋼梁，排距1.75m.

3.4 護(hù)幫支護(hù)

采用d17.8mm×2 000mm左旋無(wú)縱筋螺紋鋼錨桿，配合8#鐵絲、網(wǎng)孔50mm×50mm的菱形金屬網(wǎng)進(jìn)行支護(hù)，每排3根，間排距為1m×1m，距頂板0.3m，托板使用450mm×280mm×4mm的W鋼護(hù)板，加120mm×120mm×16mm高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力拱形托板。

3.5 支護(hù)要求

頂幫錨桿要求兩只樹(shù)脂藥，1只K2335，1只Z2360；錨索3只樹(shù)脂藥，1只K2335，2只Z2360；頂幫錨桿預(yù)緊力要求200N·m，頂錨桿錨固力8t，幫錨桿6t；錨索預(yù)緊力10t(25MPa)，錨固力17t.

3.6 工作面固化

在工作面距離停采線(xiàn)30m時(shí)，工作面在推進(jìn)過(guò)程中如遇頂煤破碎處及構(gòu)造位置時(shí)，要及時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行固化。

3.7 窺 視

根據(jù)實(shí)際情況在工作面進(jìn)行窺視，根據(jù)窺視情況及時(shí)調(diào)整支護(hù)形式。

4 工作面設(shè)備的回撤

4.1 設(shè)備拆除前的準(zhǔn)備工作

1) 絞車(chē)硐室。工作面停采后，在工作面尾部，正對(duì)后部運(yùn)輸機(jī)中心線(xiàn)的煤柱側(cè)打一個(gè)2.5m×2m×2.5m(長(zhǎng)×高×深)的絞車(chē)窩，同時(shí)回風(fēng)巷在停采線(xiàn)外50m煤柱側(cè)打一個(gè)寬12m×2m×1.5m(長(zhǎng)×高×深)的絞車(chē)窩，滿(mǎn)足設(shè)備拆除及泵站的穩(wěn)放使用。

2) 鋪底。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，待工作面三機(jī)拆除后，根據(jù)工作面底板的巖性，對(duì)機(jī)道底板進(jìn)行混凝土硬化，硬化寬度為支架座箱前端距工作面煤壁，硬化厚度為200mm，混凝土標(biāo)號(hào)為C20.

3) 泵站系統(tǒng)的改造。工作面在液壓支架撤出前，在回風(fēng)巷安裝1套臨時(shí)泵站，保證工作面在運(yùn)輸巷泵站系統(tǒng)撤出后撤架時(shí)使用。

4) 通風(fēng)系統(tǒng)的改造。待設(shè)備列車(chē)、皮帶、皮帶頭、大架以及皮帶的中間架全部拆除，撤出1#、2#支架后，方可進(jìn)行工作面的通風(fēng)系統(tǒng)改造。在液壓支架的撤出過(guò)程中，靠近工作面煤壁側(cè)鋪設(shè)鐵風(fēng)筒，使用風(fēng)筒保護(hù)架和木料保證鐵風(fēng)筒不被機(jī)道(古塘)垮落頂板壓壞。

4.2 設(shè)備的拆除順序

1) 運(yùn)輸巷設(shè)備的拆除：待工作面停采支護(hù)結(jié)束后，退運(yùn)輸巷皮帶-轉(zhuǎn)載機(jī)-運(yùn)輸機(jī)，待工作面前運(yùn)輸機(jī)拆除結(jié)束后工作面進(jìn)行鋪底，同時(shí)運(yùn)輸巷進(jìn)行通風(fēng)系統(tǒng)改造準(zhǔn)備工作。

2) 工作面及回風(fēng)巷設(shè)備的拆除：拆除前運(yùn)輸機(jī)尾-拆采煤機(jī)-拆前運(yùn)輸機(jī)及后運(yùn)輸機(jī)后半部分-機(jī)道鋪底-拆后運(yùn)輸機(jī)前半部分。

3) 鋪底結(jié)束、通風(fēng)系統(tǒng)改造完成后，拆除工作面液壓支架，支架的拆除順序?yàn)閺念^到尾依次拆除。支架撤退時(shí)使用帕提特2165型支架吊裝車(chē)將支架拉出、擺正，再使用支架搬運(yùn)車(chē)將支架從工作面運(yùn)至地面。

4.3 撤架時(shí)的支護(hù)

撤架支護(hù)：在液壓支架的撤出過(guò)程中，使用雙掩護(hù)支架、木垛及單體液壓支柱進(jìn)行配合(單體液壓支柱作為臨時(shí)支護(hù))，在撤出支架位置，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)古塘垮落情況，打木垛進(jìn)行支護(hù)，規(guī)格為1.5m×1.5m.

5 結(jié) 論

實(shí)踐證明，對(duì)于石炭系特厚煤層的綜放工作面，以上停采方案經(jīng)應(yīng)用較為成功，不僅保證了工作面停采期間頂板的維護(hù)，還加快了綜放工作面的停采撤退速度，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。

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Study on Stopping Mining Plan for Fully Mechanized Caving Face in Special Thick Coal Seam

LIU Zhiwei

Taking 8204 fully mechanized caving face of Tashan coal mine as the research object, puts forward the stopping mining scheme for fully mechanized coal mining workface in carboniferous extra-thick coal seam under the conditions of location of stop-production, the distance of stopping coal caving, the support technology and the equipment withdrawal. The practice shows that this scheme can better ensure the maintenance of the roof during the stop mining and speed up the speed of withdrawing in the workface, which has accumulated valuable experience for the study of stopping mining in fully mechanized top coal caving mining face under similar conditions in the future and deserves to be popularized for further improvement.

Thick coal seam; Fully mechanized caving face; Stop mining; Stop mining support; Equipment withdrawal

2016-06-18

劉志偉(1986—)，男，山西天鎮(zhèn)人，2013年太原理工大學(xué)在讀碩士研究生，工程師，主要從事煤礦生產(chǎn)技術(shù)管理工作>(E-mail)liuzhiwei19866@sina.com

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