復雜地質條件下綜采面停采施工優(yōu)化與應用

孫月星

（西山煤電集團馬蘭礦，山西 古交 030205）

綜采工作面停采施工主要是通過施工回撤通道、壁龕等，從而達到確保工作面后期機械設備能夠安全快速搬遷的目的。停采施工的主要內容包括機械設備回撤通道的形成及維護、采煤機、刮板輸送機拆遷硐室的施工、回采煤壁的維護等。停采施工質量直接關系到后期設備能否快速搬遷、工作面能否正常接替。所以在復雜地質條件下進行停采施工時，必須采取合理有效的施工工藝，保證停采施工安全及施工質量。本文主要以馬蘭礦28304工作面停采施工為例，提出了在復雜地質條件下停采施工技術措施。

1 概 述

馬蘭礦井田位于西山煤田西部邊緣，井田東部與屯蘭礦相鄰，西部以9#煤層露頭線及北社斷層為界，南部以原相北斷層為界，北部與城鎮(zhèn)底礦接壤。礦井井田面積為104km2，礦井設計生產能力為4.0Mt/a，井田內現開采煤層為02#、2#、8#煤層。

28304工作面位于北三盤區(qū)右翼，右翼軌道巷、皮帶巷分別從北三盤區(qū)軌道下山開口，28304工作面以東為右翼軌道巷、皮帶巷及回風巷，以南為28305工作面（形成階段），以西為實煤區(qū)，以北為28302采空區(qū)。工作面走向長度為1100m，傾向長度為178m，工作面回采煤層為8#煤層，煤層平均厚度為4.0m，工作面采用綜合機械化后退式回采工藝，全部垮落法處理采空區(qū)。28304工作面直接頂主要以炭質泥巖為主，平均厚度為3.7m，基本頂主要以粉砂巖為主，平均厚度為7.4m。根據馬蘭礦地測科提供資料顯示，28304工作面回采至1015m處揭露一條正斷層，斷層落差為1.7m，傾角為55°。

根據工作面設計，為確保最大限度回采煤炭資源及保證回采安全，將28304工作面停采線位置確定在1020m處，工作面回采至距停采線一定范圍內進行停采施工，28304停采施工主要包括回撤通道施工維護、工作面煤壁維護以及機組壁龕施工維護等。

2 工作面原停采施工工藝及問題分析

2.1 工作面原停采施工工藝

（1）28304工作面初步設計中工作面回采至1017m處時停止移架，在工作面頂板施工單錨桿支護，錨桿采用長度為2.0m，Ф18mm螺紋桿，錨桿間距為1.5m，第一排錨桿施工完后開始割第二刀煤，割煤后施工第二排錨桿，依次類推直至工作面割煤至停采線。

（2）工作面煤壁采用兩排錨桿進行維護，第一排錨桿施工在距工作面頂板1.5m處，第二排錨桿與第一排錨桿間距為1.5m，錨桿長度為1.8m，Ф18mm。

（3）壁龕采用采煤機進行切割形成，壁龕長度為20m，壁龕深度為1.0m，壁龕形成后采用單錨桿進行維護，維護方式與煤壁相同。

2.2 原施工工藝主要存在技術難題

（1）28304工作面直接頂主要以炭質泥巖為主，該巖石硬度系數f＜4.0，在外界作用力下巖石層會發(fā)生變形、斷裂。28304工作面以北為28302采空區(qū)，且工作面回采至1015m處存揭露一條斷層，在構造應力、采空區(qū)壓力的作用下，工作面頂板壓力加大，而28304工作面回采至1017m處開始對機道處頂板進行維護時，機道成型困難，伴隨著局部冒頂、垮落事故發(fā)生。

（2）28304工作面受構造應力影響，工作面機道頂板及煤壁出現大面積破碎、片幫現象，原設計中頂板采用單一錨桿支護不能加強頂板穩(wěn)定性，且頂板采用長度為2.0m鋼錨桿不能滿足支護需要，同時煤壁采用兩排單錨桿支護無法防止煤壁片幫，特別是煤壁與頂板之間三角煤柱維護控制難度大。

3 28304工作面停采施工工藝優(yōu)化

3.1 機道施工工藝

為了避免斷層對機道成型的影響，28304工作面超前對機道進行維護，并采取錨桿、錨索、錨索吊棚聯合支護措施對機道頂板進行維護。

（1）28304工作面回采至112m處開始對工作面頂板施工第一排錨索吊棚并鋪設金屬網，鋼梁長度為3.5m，每根鋼梁采用兩根長度為8.3m錨索將其與頂板進行固定，鋼梁平行工作面布置，在施工吊棚時在其上方鋪設一卷金屬網，并在支架頂梁上方鋪設一排長度為2.0m鋼管，移架時使鋼管與頂網接觸嚴實。

（2）當工作面第一排錨索吊棚施工完后繼續(xù)割煤、移架，工作面割煤至距停采線3.5m處時停止移架并在支架前探梁0.3m處施工第二排錨索吊棚，第二排錨索吊棚與第一排施工工藝相同，且兩排錨索吊棚錯位式布置，錯位距離為0.5m。

（3）第二排錨索吊棚施工完后工作面繼續(xù)割煤，割煤一刀完成后及時在頂板施工第一排錨桿、鋼帶支護，鋼帶長度為4.8m，每根鋼帶配套5根錨桿，錨桿采用長度為2.5m，Ф22mm左旋無縱筋螺紋鋼錨桿，鋼帶平行工作面布置，相鄰兩根鋼帶首尾錨桿疊加布置，如圖1所示。

圖1 28304工作面停采施工平面圖

（4）第一排鋼帶施工完后工作面繼續(xù)割煤，割煤完成后施工第二排鋼帶，第二排鋼帶與第一排鋼帶施工工藝相同，第一排鋼帶與第二排鋼帶錯位布置，錯位距離為0.5m。依次類推直至采煤機割煤到位，機道處頂板共計施工三排鋼帶，鋼帶間距為1.0m，鋼帶與頂板之間鋪設金屬網。

（5）頂板鋼帶施工完后，在三排鋼帶之間施工兩排單錨索，錨索間距為3.0m，錨索采用長度為8.3m預應力鋼絞線，錨索下方采用鋼托板及鎖具進行錨固預緊。

3.2 煤壁支護工藝

為了防止工作面煤壁片幫及加強三角煤柱維護，28304工作面施工三排邁步式護幫，并在煤壁處支設單體支柱。

（1）工作面煤壁護幫錨桿采用長度為2.0m，Ф22mm左旋無縱筋螺紋鋼錨桿，第一排錨桿施工在距頂板0.4m處，錨桿間距為1.0m，錨桿與煤壁之間采用鋼護幫進行預緊。

（2）第二排錨桿與第一排錨桿間距為1.0m，第二排錨桿間距為1.0m，第二排的第一根錨桿施工在第一排的第一根與第二根錨桿中間，兩排錨桿成“邁步式”布置。

（3）第三排錨桿與第二排錨桿排距為1.0m，錨桿間距為1.0m，同樣第三排錨桿與第二排錨桿成“邁步式”布置。

（4）當工作面煤壁護幫施工完后，在距煤壁0.5m處支設一排單體液壓支柱，單體柱間距為2.0m。

3.3 壁龕施工工藝

（1）28304工作面壁龕施工在工作面機尾位置，為方便拆卸刮板輸送機及采煤機，壁龕設計長度為25m，深度為2.5m，當采煤機割最后一刀煤后采煤機空刀返回89號支架處（共計105架支架），然后推移89～105號支架之間的刮板輸送機，輸送機推移到位后采煤機繼續(xù)斜切進刀割煤，采煤機壁龕形成后及時將刮板輸送機拉回至原位。

（2）采煤機壁龕處頂板采用錨桿配套鋼帶進行維護，頂板施工兩根鋼帶，鋼帶間距為1.0m，鋼帶布置形式與機道頂板鋼帶布置相同。壁龕處煤壁支護與工作面煤壁支護相同。

4 結束語

西山煤電集團馬蘭礦合理分析了工作面?zhèn)鹘y停采施工工藝及存在的問題，并根據實際情況對28304工作面停采施工工藝進行了優(yōu)化，實踐證明28304工作面停采施工工藝優(yōu)化后，提高了機道處頂板穩(wěn)定性，頂板未出現破碎、冒頂等現象，減少了煤壁片幫現象，保證工作面后期安全高效搬遷，取得了顯著成效。