復(fù)雜地質(zhì)條件下厚煤層綜采工作面末采工藝及頂板支護(hù)探討

賀云財

（山西焦煤汾西礦業(yè)兩渡煤業(yè)， 山西 靈石 031302）

1 工作面概況

39（10）08工作面井下位于610水平新區(qū)，位于集中回風(fēng)巷東北部，其切眼外側(cè)為兩渡鎮(zhèn)八一一煤礦，材料巷外側(cè)為31005工作面采空區(qū)，運(yùn)輸巷外側(cè)為160 m寬F3斷層保護(hù)煤柱。工作面標(biāo)高為573～618 m。

39（10）08工作面（其頂?shù)装迩闆r如表1所示）開采煤層為石炭系太原組9號和10號煤。其中9號煤層以半亮煤、亮型煤、暗煤為主，絲炭次之，層狀結(jié)構(gòu)，呈扁平豆體分布，硬度較大，屬中強(qiáng)度級煤，10號煤層以亮煤及半亮煤為主，暗煤次之，層狀結(jié)構(gòu)，硬度大，屬中強(qiáng)度煤層，9號和10號煤層均穩(wěn)定，煤（礦）層總厚度為6.3 m，煤層結(jié)構(gòu)為1.15（1.30）1.91（0.31）0.81（0.10）0.77。39（10）08 工作面煤（巖）塵具有爆炸性，爆炸指數(shù)為11.008 MPa·m/s；工作面煤層具有自燃性，自燃發(fā)火期為52天。39（10）08工作面為低瓦斯工作面，相對涌出量平均為3.182 m3/t。

表1 39（10）08工作面頂?shù)装迩闆r

39（10）08工作面為9號和10號煤一次采全高工作面，該工作面西北側(cè)為材料巷，東南側(cè)為運(yùn)輸巷，東北側(cè)為切眼，工作面由東北向西南方向推進(jìn)。工作面采用走向長壁后退式綜合機(jī)械化一次采全高采煤法，工作面現(xiàn)有154架ZZ15000/29/65型液壓支架作為基本架（原電液控支架已更改為手動操縱閥操作）；選用4架ZZG15000/29/65D型液壓支架（機(jī)頭、機(jī)尾各兩架）作為過渡支架（原為電液控支架已更改為手動操縱閥操作）；選用5架ZZT20200/32/65D型電液控支架（機(jī)頭安設(shè)2架長頂梁支架、1架短頂梁；機(jī)尾處安設(shè)2架短頂梁，扶架過程中甩掉2架）作為端頭支架，工作面支架全部采用本架手動控制。

2 39（10）08工作面末采存在的困難

綜采工作面停采線的確定一般需要考慮以下三個因素的影響，即地質(zhì)條件、資源回收率、礦山壓力影響。39（10）08工作面根據(jù)以上三個因素確定了停采線的位置，但是作面推進(jìn)至距離停采線20 m時，影響末采工作的主要有兩條斷層，分別位于29架和154架附近，斷層落差為4.5 m和6.4 m，且工作面為厚煤層開采，工作面斷層面附近頂板管理極為困難，因此合理的末采工藝及頂板支護(hù)方式對工作面的安全生產(chǎn)至關(guān)重要。

3 39（10）08 工作面末采方案

3.1 末采工藝

根據(jù)實(shí)際情況和多方因素考慮，工作面末采施工采取分層推進(jìn)的方式，以炮采工藝循環(huán)施工上平臺，完成頂網(wǎng)、鋼絲繩的鋪設(shè)和錨桿、錨索的施工工作；以綜采工藝煤機(jī)循環(huán)截割下平臺部分，完成工作面設(shè)備的推進(jìn)工作，最終形成回撤通道。

末采施工共分為兩個階段，前20 m上、下平臺循環(huán)配合施工，完成掛網(wǎng)、掛設(shè)鋼絲繩、頂板支護(hù)等工序；最后4 m上平臺直接施工4 m寬、2.5 m高斷面，完成掛網(wǎng)、上方木、頂板支護(hù)等工序。具體施工工藝如下。

3.1.1 末采20 m循環(huán)工藝

1）上平臺施工工藝：上平臺沿支架頂梁上方現(xiàn)有頂板層位進(jìn)行施工；首先采用炮掘工藝從90號支架處開口，向兩端頭方向分別施工上平臺，同時分別從工作面機(jī)頭、機(jī)尾兩邊向中間施工；上平臺規(guī)格為：寬×高×長=2 m×2.5 m×280 m。

2）下平臺施工工藝：采用綜采工藝截割下平臺部分，使工作面采高不得低于4.5 m，當(dāng)工作面下平臺部分煤機(jī)截割推進(jìn)1.6 m（2個循環(huán)）后，繼續(xù)施工上平臺2 m；然后工作面繼續(xù)煤機(jī)截割下平臺部分推進(jìn)2.4 m（3個循環(huán)），繼續(xù)施工上平臺2 m。依次類推，以上述“二三、二三”的循環(huán)方式（見圖1）推進(jìn)完成20 m。

圖1 39（10）08工作面分層推進(jìn)“二三、二三”的循環(huán)方式示意圖

3）鋪設(shè)鋼絲繩：工作面鋪設(shè)第9道網(wǎng)時，開始鋪設(shè)鋼絲繩，鋼絲繩使用6 m×19 m Φ23型（7分繩），每根長300 m，然后每隔1 m鋪設(shè)一道鋼絲繩，共計(jì)鋪設(shè)12道。鋼絲繩鋪設(shè)在經(jīng)緯網(wǎng)下方，支架上方。鋼絲繩鋪設(shè)要直，互相平行，從工作面一端向另一端依次與經(jīng)緯網(wǎng)連接，嚴(yán)禁從兩頭向中間鋪設(shè)。鋼絲繩與經(jīng)緯網(wǎng)每隔0.2～0.3 m連一扣。在兩巷頂板煤柱側(cè)各打兩根錨索，鋼絲繩固定在錨索上，兩端分別用3個繩卡固定牢固。鋼絲繩采用替換下來的廢舊鋼絲繩，但斷絲不得大于1/3，銹蝕嚴(yán)重或不能取直的一律不得使用。當(dāng)一根鋼絲繩不夠長時，中間搭接不小于2.0 m，并用4個繩卡將繩頭卡牢，繩卡要均勻。

3.1.2 施工回撤通道工藝

工作面推進(jìn)20 m，鋼絲繩全部鋪設(shè)到位后，停止工作面推進(jìn)，緊貼支架頂梁前端往前施工回撤通道；以炮采的工藝從工作面兩端頭及中間90號支架對掘回撤通道上平臺，上平臺規(guī)格為：寬×高×長=4 m×2.5 m×280 m。上平臺一次施工4 m寬成形，同時，頂板上方插5 m方木，方木一端插于支架頂梁上，另一端頂住煤壁，每臺支架上方兩根，跟隨進(jìn)度先用錨索固定于頂板上方。然后，摘開支架推移頭，割煤下平臺部分后，只推溜不拉架，共計(jì)推進(jìn)5刀，最后一刀時留出0.3 m高臺階，用于架設(shè)單體支柱；最后在每根方木下方架設(shè)一根4.5 m單體液壓支柱（頂板破碎嚴(yán)重段，用π型代替方木進(jìn)行架設(shè)）。

3.2 頂板管理

3.2.1 20 m段支護(hù)方式

1）頂板為石灰?guī)r段，不對其進(jìn)行支護(hù)，遇石灰?guī)r成型差時采用Φ20×2 200 mm的左旋螺紋鋼錨桿配合280 mm×400 mm的W鋼帶進(jìn)行支護(hù)。

2）頂板為石灰?guī)r時，但層理結(jié)構(gòu)已破壞，頂板采用Φ20 mm×22 00 mm的左旋螺紋鋼錨桿配合1 m×10 m的雙層經(jīng)緯網(wǎng)及Φ14-80-1 700 mm的鋼筋鋼帶進(jìn)行支護(hù)，布置間排距為800 mm×900 mm，頂錨桿每排布置3根。

3）頂板為10號煤底板段：頂板采用Φ20 mm×2 200 mm的左旋螺紋鋼錨桿配合1 m×10 m的雙層經(jīng)緯網(wǎng)及Φ14-80-1 700 mm的鋼筋鋼帶進(jìn)行支護(hù)，布置間排距為800 mm×900 mm，頂錨桿每排布置3根，另采用Φ17.8 mm×4 300 mm的錨索配合300 mm×300 mm×16 mm的鐵板加強(qiáng)支護(hù)，錨索每隔1.75 m布置1根。

3.2.2 回撤通道支護(hù)方式

1）頂板采用Φ20×2 200 mm的左旋螺紋鋼錨桿配合1.1 m×4.4 m的雙層經(jīng)緯網(wǎng)及Φ14-80-3800 mm的鋼筋鋼帶進(jìn)行支護(hù)，布置間排距為900 mm×900 mm，頂錨桿每排布置5根，另采用Φ17.8 mm×4 300 mm的錨索配合300 mm×300 mm×16 mm的鐵板及長×寬×厚＝5 m×0.2 m×0.2 m的方木加強(qiáng)支護(hù)，方木間距為0.9 m，錨索布置2排，排距1.6 m，每排布置326根，方木一端插于支架頂梁上，另一端頂住煤壁，用4.5 m單體液壓支柱支護(hù)；方木全部用錨索鎖緊在頂板上方。

2）切眼煤壁側(cè)采用Φ20 mm×2 200 mm的錨桿配合280 mm×400 mm的W鋼帶及1 m×10 m的經(jīng)緯網(wǎng)進(jìn)行支護(hù)，布置間排距為1 000 mm×900 mm。

4 結(jié)語

通過采用分層推進(jìn)的末采方式，同時采用合理的支護(hù)參數(shù)，耗時85天完成39（10）08工作面的末采任務(wù)，克服了斷層對工作面末采的影響，實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜地質(zhì)條件厚煤層工作面的安全、高效末采，可為具有同類地質(zhì)條件的礦井末采提供一定的技術(shù)借鑒。