三軟煤層風(fēng)氧化帶回采工作面末采支護(hù)技術(shù)研究

安冀鴻

摘 要：晉北煤業(yè)公司主采5#煤層由于5#煤層受風(fēng)氧化影響頂板屬于典型的復(fù)合型頂板，直接頂和老頂巖層賦存不穩(wěn)定，頂板巖性變化較大，且相對(duì)層位巖石硬度不穩(wěn)定，給切巷的頂板支護(hù)管理帶來(lái)較大難度，因此末采支護(hù)研究對(duì)頂板管理有著重要的意義，有效的控制頂板，降低的安全隱患，為隨后的工作面回撤提供了良好的安全施工環(huán)境。

關(guān)鍵詞：三軟煤層；末采支護(hù)；風(fēng)氧化帶；巷掘的形式；注漿

中圖分類號(hào)：TD355 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）04-0152-01

1 礦井概況

霍州煤電集團(tuán)晉北煤業(yè)有限公司位于忻州地區(qū)靜樂(lè)縣城南東，隸屬于靜樂(lè)縣娘子神鄉(xiāng)管轄。地理坐標(biāo)為東經(jīng)112°00′43″—112°01′46″，北緯38°17′33″—35°17′58″，井田位于寧（武）靜（樂(lè)）盆地東南部邊緣處，地處晉西北，黃土高原，植被稀少，地形較為復(fù)雜，切割劇烈。井田內(nèi)地形總體東南高，西北低，最高點(diǎn)位于井田東南部，海拔標(biāo)高1350～1600m，相對(duì)高差100～250m。山勢(shì)起伏不平，呈“V”字形溝谷，井田面積8.567Km2。礦井核定生產(chǎn)能力為120萬(wàn)噸/年，主要可采煤層為上5號(hào)煤層、下5號(hào)煤層，6號(hào)煤層。

2 工作面概述

（1）地理位置：5-101工作面地表位于南窯村西北方向，地表主要為黃土梁垣，梯田為主，地表無(wú)農(nóng)作物。工作面地表主要為大溝谷及小溝壑，溝谷較多較深，呈“V”字形，深度10-30m，工作面基巖厚15-30m，黃土層厚65-137m，蓋山厚度為80-167m。5—109工作面位于一采區(qū)西北方向，該工作面東北方向與井田邊界相鄰，東南方向與5—107工作面相鄰，西南方向與一采區(qū)右翼集中皮帶巷相接。（2）煤層情況：本工作面5#煤層平均厚度為4.7米，為復(fù)雜結(jié)構(gòu)煤層，局部煤層含2-3層夾矸層夾矸。煤層傾角2°～8°，平均5°。（3）切巷概況及地質(zhì)條件：末采通道長(zhǎng)度為130米，設(shè)計(jì)凈高4米，凈寬4，5-101末采通道處受風(fēng)氧化影響嚴(yán)重，巖性變化快、較為破碎，頂板屬于典型的復(fù)合型頂板，5-101回采面末采期間煤層及頂板發(fā)育不正常，大部區(qū)域存在風(fēng)氧化帶頂板不穩(wěn)定，直接頂及老頂均為風(fēng)化黃泥巖，厚度范圍大于8米，末采頂板管理困難，施工錨索難度較大并錨索支護(hù)強(qiáng)度達(dá)不到支護(hù)要求。（4）工作面主要設(shè)備配備及生產(chǎn)系統(tǒng)：工作面采用走向長(zhǎng)壁一次性采全高的采煤方法采空區(qū)處理為全部跨落法，安裝ZY11000/24.5/50型兩柱支撐掩護(hù)式液壓支架（86架）采用MG—500/1140—GWD型雙滾筒采煤機(jī)破煤，前滾筒割頂煤，后滾筒割底煤，滾筒自旋使其截齒將煤破碎。采煤機(jī)端頭斜切進(jìn)刀，割三角煤采煤，割煤與移架、推刮板輸送機(jī)順序進(jìn)行，利用機(jī)組滾筒葉片和輸送機(jī)鏟煤板自行裝入運(yùn)輸機(jī)，采用SGZ—1000/1400型雙中心鏈可彎曲刮板輸送機(jī)。

正（繞）巷采用一部SZZ1000/375轉(zhuǎn)載機(jī)、二部SSJ120/120/2×220可伸縮帶式輸送機(jī)運(yùn)煤、三部SDJ100/63/2×90可伸縮帶式輸送機(jī)運(yùn)煤。

3 末采循環(huán)工藝及要求

（1）第1-4個(gè)循環(huán)：鋪網(wǎng)-割煤-拉架-推溜-固定網(wǎng)頭。（2）第5-18個(gè)循環(huán)時(shí)：掛網(wǎng)-割煤-拉架-推溜-清煤-掛聯(lián)鋼絲繩-固定網(wǎng)頭和繩頭。（3）第19個(gè)循環(huán)時(shí)，掛網(wǎng)、割煤，將所有支架伸縮梁全部打出，支護(hù)安全后，開始從機(jī)尾或機(jī)頭沿工作面方向平行布置第一排錨桿（錨索），施工點(diǎn)，最多可同時(shí)收回3架伸縮梁，但必須打木戧柱對(duì)煤幫進(jìn)行維護(hù)。施工完成后，拉架，推溜，并將支架與刮板輸送機(jī)連接銷拆除，同時(shí)收回推移梁，在此后的割煤過(guò)程中，利用單體支柱以支架為支撐點(diǎn)向前頂溜，即只割煤不拉架。（4）第20-22個(gè)循環(huán)：掛網(wǎng)—割煤-打錨桿（錨索）-固定金屬網(wǎng)-推溜-清煤-固定網(wǎng)頭。（5）最后1個(gè)循環(huán)，割煤-打錨桿（錨索）-固定金屬網(wǎng)-掛聯(lián)網(wǎng)-打幫錨。

4 5-101工作面末采采取的主要措施

（1）本次末采設(shè)計(jì)為23刀，每刀0.8m，均鋪設(shè)雙網(wǎng)。第一刀鋪設(shè)寸半管子壓網(wǎng)。2-4刀鋪網(wǎng)。5-14刀每0.4m鋪設(shè)一道鋼絲繩，共計(jì)20道鋼絲繩。其它留設(shè)抽架通道。（2）末采期間該工作面采高控制在3.7m-4.1m。（3）控制推進(jìn)度：由于工作面頂板不穩(wěn)定，煤壁偏幫比較嚴(yán)重，機(jī)組正常割一刀，推進(jìn)度不得低于750mm，保證工作溜子頂?shù)轿弧⒅Ъ茏o(hù)幫板緊貼煤壁。工作面在鋪網(wǎng)期間由于頂板破碎，頂網(wǎng)在拉架期間有向一塊擠的情況，及時(shí)施工點(diǎn)錨索固定頂網(wǎng)，確保頂網(wǎng)鋪設(shè)到位。（4）工作面煤壁片幫嚴(yán)重時(shí)必須超前拉架，及時(shí)打出支架伸縮探梁并打出護(hù)幫板，支架頂梁放平，根據(jù)工作面風(fēng)氧化帶（頂煤）情況以托住頂板黃矸為準(zhǔn)。在拉架過(guò)程中要合理使用側(cè)護(hù)板進(jìn)行靠架，防止支架傾斜，必要時(shí)使用單體柱進(jìn)行靠架。在拉架過(guò)程中發(fā)現(xiàn)相鄰支架底座之間錯(cuò)差超過(guò)0.2m時(shí)，必須停機(jī)靠架。（5）工作面重點(diǎn)區(qū)域頂板管理：如果采煤機(jī)通過(guò)風(fēng)氧化帶（頂煤）區(qū)域出現(xiàn)漏渣時(shí)，要在破碎帶、風(fēng)氧化帶區(qū)域反復(fù)割煤，快速推進(jìn)的方式及時(shí)控制頂板。若工作面片幫嚴(yán)重（采高不夠）時(shí)，采煤機(jī)不能通過(guò)，需采取超前注漿或在煤壁前聯(lián)網(wǎng)鋪網(wǎng)、支設(shè)貼幫柱（木點(diǎn)柱）、幫錨桿（鋼釬）控制煤壁片幫及頂板冒落。人工刷煤幫，清渣前，必須先將支架頂梁前勾頂嚴(yán)實(shí)，并支設(shè)貼幫柱，柱子必須掛防倒鏈，同時(shí)閉鎖溜子、轉(zhuǎn)載機(jī)，經(jīng)檢查安全可靠后，人員方可進(jìn)入煤壁前清渣、刷幫作業(yè)。（6）由于5-101工作面1-35#架處頂板為黃泥且破碎嚴(yán)重，提前在1-35#架處進(jìn)行了超前注化學(xué)漿維護(hù)頂板。注漿孔在支架頂梁下0.5-1m處，斜向上以45°施工，孔深為5m，孔間距為1.75m。（7）由于5-101工作面實(shí)際情況，抽架通道不能按常規(guī)設(shè)計(jì)施工，采用巷掘的形式施工，支護(hù)方式為錨索+W鋼帶配合架棚（工字鋼+單體?。┞?lián)合支護(hù)，錨索間排距為840*800mm，棚子間距為800mm，錨索采用θ17.8mm鋼絞線，長(zhǎng)度為7300mm，聯(lián)合支護(hù)減小施工期間的控頂距，確保了頂板安全。

5 各種材料規(guī)格及型號(hào)

（1）聯(lián)網(wǎng)、上繩規(guī)格及標(biāo)準(zhǔn)：金屬網(wǎng)為1000mm×10000mm的菱形金屬網(wǎng)，網(wǎng)孔規(guī)格為50×50mm；聯(lián)網(wǎng)絲規(guī)格為鍍鋅16#鐵絲截成400mm雙股使用，短邊搭接400mm、長(zhǎng)邊搭接200mm，搭接處每100mm聯(lián)一道聯(lián)網(wǎng)絲；從鋪第三道菱形網(wǎng)中間開始掛第一道鋼絲繩開始，每400mm聯(lián)一道鋼絲繩，鋼絲繩規(guī)格為Ф28mm，鋼絲繩每200mm聯(lián)一道聯(lián)網(wǎng)絲。（2）支護(hù)材料規(guī)格及標(biāo)準(zhǔn)：錨索規(guī)格為φ17.8mm的長(zhǎng)度為4.3m—10.3m（錨索長(zhǎng)度根據(jù)頂板情況確定，確保錨索錨進(jìn)穩(wěn)定巖層長(zhǎng)度不得少于2000mm）；支護(hù)回撤通道的W鋼帶為（長(zhǎng)4500mm，6孔，孔間距840mm），槽鋼為14#槽鋼（長(zhǎng)2m，2孔，孔間距1.6m）；正副巷加強(qiáng)維護(hù)W鋼帶為（長(zhǎng)3500mm，5孔，孔間距800mm）；幫錨規(guī)格為Ф16×1600mm的金屬錨桿；鋼絲繩為Ф28mm；維護(hù)機(jī)頭挑棚梁槽鋼使用長(zhǎng)2200mm、眼距2000mm，維護(hù)機(jī)尾挑棚梁槽鋼使用長(zhǎng)2000mm、眼距1600mm；點(diǎn)錨索托板規(guī)格為400×400mm鋼板；長(zhǎng)錨索采用Z2388、CK2340樹脂錨固劑各兩條進(jìn)行錨固；短錨索采用CK2340樹脂錨固劑兩條、Z2388樹脂錨固劑一條進(jìn)行錨固，錨索外露長(zhǎng)度為150-250mm；幫錨桿使用CK2340樹脂錨固劑一條；配合槽鋼施工錨索使用（100×8×20.5mm）墊片；幫錨桿使用φ130×8×16.5mm金屬碟形墊片；錨桿外露長(zhǎng)度10-40mm；鎖具為φ17.8mm，頂錨桿扭矩不少于180N.m，幫錨桿扭矩不少于100N.m，錨索張拉力不少于30MPa，錨索打眼使用MQT-120/2.8鉆機(jī)、鉆桿B22×1×10、φ28合金鋼鉆頭。鉆機(jī)使用4-6臺(tái)備用2-3臺(tái)，鉆桿50根備用10根，鉆頭12個(gè)、連接器12個(gè)、鉆桿連接器50個(gè)。

6 結(jié)語(yǔ)

（1）采用巷掘的形式施工回撤通道，支護(hù)方式為錨索+W鋼帶配合架棚（工字鋼+單體?。┞?lián)合支護(hù)，減小施工期間的控頂距，增強(qiáng)了支護(hù)力度，確保了頂板安全。（2）在施工33-35#架處的通道時(shí)，出現(xiàn)漏頂現(xiàn)象，期間無(wú)法施工錨索，僅采用工字鋼配合單體住支護(hù)（縮小了架棚間距），給隨后的回撤工作帶來(lái)一定的難度。