薄煤層綜采工作面末采頂板控制技術(shù)實(shí)踐

張 平

薄煤層工作面開采一直是煤炭行業(yè)的一項(xiàng)技術(shù)難題，全國1.3 m以下的薄煤層約占煤炭儲量的19%，而開采比例只有7%[1]。而薄煤層的搬家倒面更是影響礦井生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，同時也決定著礦井的高產(chǎn)高效，因此，薄煤層的末采對于工作面搬家到面起到至關(guān)重要的作用，而薄煤層工作面末采階段對采高及施工工藝和頂板支護(hù)要求較高，采高過高雖然給設(shè)備回收提供了充足的空間，但是容易發(fā)生支架不能有效支護(hù)頂板，發(fā)生頂板事故；采高過低，工作面頂板來壓，容易將支架壓成“死架”。因此，研究薄煤層工作面末采技術(shù)對薄煤層的高效開采有很大的意義。

1 工作面概況

1211工作面位于一采區(qū)北翼，北面為安則村保安煤柱，南面為一采區(qū)開拓大巷，東面為1209工作面，西面為1213工作面。工作面回采2#上煤，2#上煤位于山西組上部，煤厚在1.1～1.5 m，平均厚度1.35 m，煤層傾角為2°～15°，平均傾角8°。工作面走向長度為1246 m，傾斜長度為160 m，工作面采用走向長壁后退式綜合機(jī)械化采煤法，全部垮落法管理頂板，選用ZY4000-08/18L型支撐掩護(hù)式液壓支架作為基本架（104架），ZY3200-12/29型掩護(hù)式液壓支架作為端頭架（4架），共108架。

表1 1211工作面頂?shù)装迩闆r

2 薄煤層工作面末采階段頂板斷裂形式對回撤的影響

1）老頂巖梁在停采線后方斷裂。即工作面停采前已發(fā)生了一次來壓，下次周期來壓還沒發(fā)生，回撤通道上方頂板未發(fā)生斷裂，在此頂板結(jié)構(gòu)狀態(tài)下，工作面支架壓縮量較小，只要巷道有合理支護(hù)形式，支架可以順利撤出。

2）老頂巖梁在回撤通道上方斷裂?；爻吠ǖ郎戏巾敯鍞嗔?，使得老頂一端由支架支撐，支架回撤容易對圍巖產(chǎn)生擾動，增加回撤難度，威脅安全生產(chǎn)。

3）老頂巖梁深入巷道煤體斷裂。老頂一端由采空區(qū)支撐，一端由工作面前方煤壁支撐，雖然老頂移動變形得到一定程度控制，但是受老頂發(fā)生的撓度和回轉(zhuǎn)變形影響，工作面支架工作阻力較高，回撤工作困難、危險(xiǎn)。

因此，薄煤層工作面的停采線的合理位置的確定對工作面的末采及回撤起著重要作用，根據(jù)1211工作面實(shí)際情況，要確保工作面在末采前老頂發(fā)生斷裂，方能保證末采期間老頂在停采線后方斷裂[2]。

3 1211工作面末采工藝及頂板控制

3.1 工作面末采鋪設(shè)經(jīng)緯網(wǎng)

根據(jù)工作面周期來壓步距，工作面采至距停采線15 m時開始鋪設(shè)頂網(wǎng)，前3 m鋪單層網(wǎng)，后12 m鋪雙層網(wǎng)。

（1）鋪單層網(wǎng)：

采煤機(jī)每刀割至工作面中部后，停止并閉鎖煤機(jī)及溜子，從機(jī)尾向機(jī)頭進(jìn)行鋪網(wǎng)。經(jīng)緯網(wǎng)采用12#鉛絲編織的10 m×1 m的經(jīng)緯網(wǎng)。經(jīng)緯網(wǎng)長邊平行工作面，沿頂板鋪設(shè)。鋪網(wǎng)第一循環(huán)，從機(jī)尾開始，將經(jīng)緯網(wǎng)展開，先降架1～2架，人工將網(wǎng)鋪到頂梁上方，然后及時升架、拉架，拉架按順序進(jìn)行，使經(jīng)緯網(wǎng)壓在支架頂梁與頂板之間。

（2）鋪雙層網(wǎng)：

工作面鋪單層經(jīng)緯網(wǎng)推進(jìn)至剩余12 m時，開始鋪雙層經(jīng)緯網(wǎng)，一直鋪到工作面停采位置。兩層經(jīng)緯網(wǎng)要分別鋪設(shè)，單層長邊對接，短邊搭接，上層超前下層0.4 m。上下層網(wǎng)錯層錯扣，即經(jīng)緯網(wǎng)的長短邊搭接口在上下層間錯開0.5 m，其他與鋪單層網(wǎng)時方法相同。

3.2 工作面鋪鋼絲繩

（1）距停采線7 m時開始鋪鋼絲繩，直至停采線共計(jì)鋪設(shè)5根，選用直徑18.5 mm的鋼絲繩。

（2）鋪設(shè)的鋼絲繩可選用廢舊鋼絲繩，廢舊鋼絲繩的斷絲不得大于1/3，銹蝕嚴(yán)重或不能取直的一律不得使用。

（3）鋼絲繩鋪設(shè)要直，互相平行，每割兩刀（一次割煤截深0.6 m）鋪設(shè)一根鋼絲繩，鋪設(shè)5根鋼絲繩，鋼絲繩間距為1.0 m，鋼絲繩應(yīng)從工作面一端向另一端依次與經(jīng)緯網(wǎng)連接，嚴(yán)禁從兩頭向中間對接。

（4）鋼絲繩兩端至少余6 m以上，兩順槽的鋼絲繩拉緊，將鋼絲繩兩端用繩卡固定在幫錨桿上，并采用DZ-31.5單體液壓支柱打設(shè)戧柱將鋼絲繩壓在頂板上。

（5）選擇固定鋼絲繩錨桿時，應(yīng)注意鋼絲繩鋪設(shè)位置，使鋼絲繩鋪設(shè)方向與工作面保持平行。

3.3 工作面最后4 m拉底

為保證回收要求，工作面在距離停采線4 m時全工作面開始臥底，工作面每推進(jìn)0.6 m，臥底深度為80 mm，最終保證工作面高度為1.8 m。

3.4 工作面割最后三刀煤的工藝

（1）割最后三刀煤，把液壓支架與運(yùn)輸機(jī)的連接銷摘開，采用單體液壓支柱移溜不拉架，移溜時，支柱必須要水平放置，與運(yùn)輸機(jī)垂直，支柱的柱頭在后，頂在液壓支架底座上，柱筒在前，頂在運(yùn)輸機(jī)擋煤板的堅(jiān)固部位，并在支柱的前后觸點(diǎn)墊上木柱帽或木楔等柔性材料，使支柱均勻受力，防止滑脫傷人。同時移溜的單體液壓支柱不得少于3根，移溜支柱的間距為3 m。給支柱打壓應(yīng)緩慢進(jìn)行，身體必須離開支柱，隨時觀察前后接觸情況，不得快速注液打壓。 單體液壓支柱型號為DZ-25型。

（2）工作面采用端部斜切進(jìn)刀方式，打錨桿時采用追機(jī)作業(yè)的方式打錨桿，要求每隔10 m，即停止采煤機(jī)和溜子，并閉鎖，把掛好的網(wǎng)扯向煤壁，網(wǎng)鋪展后，在煤幫支設(shè)臨時點(diǎn)柱，柱距1 m。采用DZ-28/315型單體液壓支柱 （根據(jù)實(shí)際高度選擇），柱帽規(guī)格為0.6 m×0.2 m×0.1 m，點(diǎn)柱支護(hù)好后，按設(shè)計(jì)位置打錨桿，錨桿要緊貼頂板，壓住網(wǎng)，最后推溜。

（3）回撤通道內(nèi)頂板支護(hù)：錨網(wǎng)帶+錨索聯(lián)合支護(hù)，使用Φ20 mm×2200 mm的左旋螺紋鋼錨桿，布置為“三花”，間距1 m，排距0.6 m，共計(jì)施工4排；錨索采用Φ21.6 mm的鋼絞線錨索，長度為7300 mm，布置在通道中間，布置為“三花”，間距為4.5 m（即每3個支架打一根），排距為1.2 m，共計(jì)施工兩排（即第一排與第二排、第三排與第四排中間施工錨索）。

（4）工作面停采后，緊貼煤幫再掛三道經(jīng)緯網(wǎng)，防止?jié)L幫傷人，聯(lián)網(wǎng)搭接100 mm，聯(lián)網(wǎng)扣距不得大于200 mm。幫錨桿使用Φ20 mm×2200 mm的左旋螺紋鋼，布置為“三花”，間距1.5 m，排距1.5 m，第一根幫錨桿距頂板500 mm，第二根幫錨桿距底板500 mm。對于片幫地點(diǎn)，及時支設(shè)單體液壓支柱配合柱帽護(hù)幫，柱距1 m。

（5）施工幫錨桿后，對于回收通道煤幫片幫地點(diǎn)，使用單體支柱配合柱帽護(hù)幫，柱距1 m。

（6）對于回收通道內(nèi)頂板破碎地點(diǎn)，采用3.2 mπ梁配合單體支柱“一梁二柱”垂直巷道進(jìn)行支護(hù)，棚距1 m，超高地段使用Φ200/2×1200 mm棚板梁上搭#字型木垛接頂。

4 結(jié)語

通過對1211工作面回撤通道進(jìn)行礦壓觀測表明，末采期間頂板采用經(jīng)緯網(wǎng)、鋼絲繩、錨桿、錨索支護(hù)，頂板得到了很好的控制，通道滿足回收要求，因此，該支護(hù)方式能很好的保證工作面回撤通道的圍巖控制，也為工作面的快速回收奠定了基礎(chǔ)。

〔1〕張步勤.薄煤層綜采自動化關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用研究[D].北京：中國礦業(yè)大學(xué)，2015.

〔2〕黃榮賓.綜采工作面末采階段礦壓顯現(xiàn)規(guī)律研究[D].西安科技大學(xué)，2015.