Ⅲ1301（下）綜采工作面末采工藝研究

牛 杰

（晉煤集團(tuán)沁秀公司坪上煤業(yè)，山西 晉城 048203）

1 概況

Ⅲ1301（下）綜采工作面位于一水平一盤(pán)區(qū)，開(kāi)采二疊系下統(tǒng)山西組3號(hào)煤。工作面標(biāo)高290～307 m，工作面走向長(zhǎng)度678.8 m，傾向長(zhǎng)度178.8 m，可采面積121369.44m2，采高2.5±0.1 m。Ⅲ1301（下）綜采工作面東為礦界，南為端潤(rùn)公路保安煤柱，西為III1302（上）工作面采空區(qū)，北為東翼東軌道運(yùn)輸巷。Ⅲ1301（下）綜采工作面煤層總厚度平均2.44m，煤層傾角0°～7°，平均6°，煤層穩(wěn)定，普氏系數(shù)2.0～3.0，容重1.45 m3/t。煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，一般不含夾矸，節(jié)理較發(fā)育，對(duì)回采的影響較小。Ⅲ1301（下）綜采工作面即將進(jìn)入末采階段。

2 分層開(kāi)采的頂板管理方法

Ⅲ1301（下）煤層厚度為8m，一次不能完全開(kāi)采，所以選擇分層開(kāi)采的方法。該礦上下兩層分別為4 m，分層開(kāi)采分為上行開(kāi)采即開(kāi)采順序是由底板向頂板方向，下行開(kāi)采即開(kāi)采順序是由頂板向底板方向。

2.1 工作面支護(hù)

采用綜采工作面切眼頂板支護(hù)的方式，最大的難點(diǎn)在于采高大、跨度大且巷道暴露出來(lái)的空間很大。通過(guò)三鉸拱原理可知，巷道頂板承受的原巖垂直應(yīng)力會(huì)隨著巷道凈跨度變大而變大。因此，選擇的錨桿長(zhǎng)度應(yīng)該長(zhǎng)一些，同時(shí)軟弱巖層本身的松動(dòng)膨脹也會(huì)對(duì)下位巖層產(chǎn)生較大的垂直載荷，嚴(yán)重則會(huì)導(dǎo)致頂板垮落。尤其是1034切眼位于正在開(kāi)采的1032工作面下方，受到地壓與采動(dòng)壓力的作用，所以要采取一定補(bǔ)強(qiáng)措施，只有這樣才能保證施工安全與質(zhì)量。

“錨帶網(wǎng)”本身可以發(fā)揮擠壓加固作用，可以讓錨固范圍內(nèi)的巖石形成可以承受一定載荷的整體結(jié)構(gòu)，保證錨桿長(zhǎng)度范圍內(nèi)的頂板保證整體性，還能防止上部圍巖出現(xiàn)松動(dòng)與變形。因?yàn)轫敯逯械确€(wěn)定，所以采用M型鑰帶配合金屬菱形網(wǎng)來(lái)維護(hù)頂板。錨索則錨固于上部老頂巖內(nèi)，有很強(qiáng)的懸吊作用，能夠?qū)撛诘目迓浞秶鷥?nèi)的頂板巖層懸吊在完整的老頂巖體上方，垮落范圍內(nèi)的巖層受到的垂直載荷由錨索來(lái)承擔(dān)，可以極大程度防止頂板巖層離層。

圖l Ⅲ1301（下）工作面支護(hù)三視圖（單位：mm）

2.2 最后四刀煤時(shí)的頂板管理要求

割第一刀煤后，以60個(gè)支架為一個(gè)單元，割過(guò)煤后及時(shí)將支架護(hù)壁打出支護(hù)頂板。割完煤后在支架上板梁挑起金屬網(wǎng)作為臨時(shí)支護(hù)維護(hù)新揭露的頂板，板梁規(guī)格為Φ200×1500mm，板梁間距為3.0m，然后開(kāi)始在兩個(gè)支架間，距離支架前梁250mm處打一根單體錨索用于維護(hù)頂板。割第二刀煤前，將支架與溜子的連接銷(xiāo)摘掉，用單體柱將溜子頂過(guò)，頂溜步距必須達(dá)到0.6 m，割完煤后利用單體柱配合板梁挑起金屬網(wǎng)作為臨時(shí)支護(hù)維護(hù)新揭露的頂板，板梁規(guī)格為Φ200×1500 mm，板梁間距為3.0 m。然后開(kāi)始割下一個(gè)單元的煤。本次循環(huán)割煤完成后，在兩個(gè)支架間距離上一排錨索700 mm處打注一排單體錨索用于維護(hù)頂板，錨索間距為1.5 m，錨索打注完成進(jìn)行下一個(gè)單元。以第二刀煤的工藝完成第三刀煤和第四刀煤，第三刀煤割完打注錨索時(shí)，兩種錨索間隔布置，第四刀煤割完打注錨桿，錨索距離第三排錨索的距離為550 mm。第四刀煤割完后，打注玻璃鋼錨桿進(jìn)行封幫。封幫采用兩排玻璃鋼錨桿進(jìn)行，第一排錨桿距離底板1.0 m，錨桿排距1.0 m，錨桿間距為1.5 m。打注封幫錨桿前采用單體柱配合板梁對(duì)煤壁進(jìn)行臨時(shí)封幫，單體柱間距為0.75 m。若機(jī)組割最后四刀煤時(shí)工作面頂板破碎嚴(yán)重、片幫過(guò)大時(shí)可采取分段末采工藝，即每次割夠20～40個(gè)架后，直接將溜子頂夠下個(gè)循環(huán)進(jìn)度，然后再用機(jī)組截割，直至該區(qū)段的20～40個(gè)架四刀煤全部結(jié)束為止，頂板維護(hù)仍然執(zhí)行上述的方式進(jìn)行。

3 取得效果分析

傳統(tǒng)的網(wǎng)下末采安全性較差，投入材料和人力多，施工工藝采用在工作面上2.4 m板梁、2.8 m板梁、3.2 m板梁維護(hù)頂板，支護(hù)費(fèi)用164350元。而該煤礦采用分層開(kāi)采方法后，材料費(fèi)用降低，安全性能提高，工期由原來(lái)的24個(gè)月縮短到現(xiàn)在的16個(gè)月。實(shí)體煤支護(hù)工藝：采用打7.3 m和9.3 m錨索維護(hù)頂板，支護(hù)費(fèi)用102117元，節(jié)約費(fèi)用：164350-102117=62233元。由此可以看出，無(wú)論是開(kāi)采工期、安全性還是相關(guān)費(fèi)用，都取得了不錯(cuò)效果。

4 結(jié)語(yǔ)

Ⅲ1301（下）綜采工作面即將進(jìn)入末采階段，為保證開(kāi)采作業(yè)的安全有序進(jìn)行，需要在作業(yè)中嚴(yán)格做好頂板管理工作，合理選擇開(kāi)采方式，同時(shí)做好安全防范工作。