工作面末采支護(hù)技術(shù)研究與實(shí)踐

吉繼瑜

摘要：針對(duì)3206回采面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律以及頂板較為破碎情況，對(duì)回采工作面末采支護(hù)進(jìn)行優(yōu)化，將末采期間優(yōu)化到來(lái)壓以外，同時(shí)提出采用三級(jí)支護(hù)方式。結(jié)果表明，采用的支護(hù)可以保證工作面移架后，覆巖頂板壓力得到較好釋放，保證回撤巷道安全。

關(guān)鍵詞：回采工作面;末采支護(hù);頂板來(lái)壓

破碎頂板及末采期間頂板的管理以及支護(hù)一直是影響礦井回采工作面安全推進(jìn)的重要因素，對(duì)綜采工作面破碎頂板情況下的末采支護(hù)進(jìn)行研究，實(shí)現(xiàn)工作面末采期間頂板的安全、回采空間及安全操作具有重要意義，不僅可以保證末采期間回采工作面沒備的拆除效率，而且也是煤礦實(shí)現(xiàn)高效開采的關(guān)鍵[1-5]。

1礦井概況

山西某礦開采3號(hào)煤層，現(xiàn)3206回采工作面已接近尾聲，3號(hào)煤層的煤層結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，煤層的平均賣場(chǎng)深度在268m，煤層厚度在2.9-3.4m之間，變化不明顯，平均厚度在3.25m，沿著煤層推進(jìn)方有一角度為2。的呈現(xiàn)西北方向的小褶曲，對(duì)回采工作面的開采影響不大。3號(hào)煤層的直頂板為厚度在4m的泥巖，老頂為厚度在28m的粉砂巖，頂板中局部區(qū)域有砂巖泥巖互層，中間夾雜有細(xì)砂巖，煤層的底板為泥巖，砂質(zhì)泥巖，老底為厚度在18m的風(fēng)化砂巖，其下部為厚度在46m的粘結(jié)性較好，隔水性高的黃土層。

3206同采工作面采用的是綜合機(jī)械化開采工藝，全部垮落法對(duì)頂板進(jìn)行管理，開采的工作面傾斜長(zhǎng)度在190m，工作面設(shè)計(jì)的長(zhǎng)度在1230m，可采長(zhǎng)度在1190m，在同采工作面開采的末期，頂板較為破碎，容易發(fā)生冒落，特別是網(wǎng)采工作面來(lái)壓時(shí)，液壓支架頂板破碎較為嚴(yán)重，頂板的冒落速度較快，出現(xiàn)冒落的高度在300-400mm之間，當(dāng)回采工作面推進(jìn)后，煤層上覆巖層的覆巖能很快的對(duì)采區(qū)空的胃落空間進(jìn)行填充。

2工作面末采期間的礦壓顯現(xiàn)情況

在2017年4月到2017年10月之間，對(duì)3206回采工作面的礦壓顯現(xiàn)規(guī)律進(jìn)行了測(cè)量并記錄了回采面頂板的冒落情況，對(duì)回采面液壓支架工作阻力變化情況進(jìn)行測(cè)量，采用的監(jiān)測(cè)儀器是KJIION型液壓支架礦壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

2.1礦壓觀測(cè)分析

在回采工作面推進(jìn)至IllOm時(shí)，回采面的液壓支架出現(xiàn)來(lái)壓，來(lái)壓時(shí)間從早上5點(diǎn)持續(xù)到晚上21點(diǎn)，來(lái)壓期間支架最大工作阻力在42MPa，頂板來(lái)壓的最大壓力值在36-42MPa之間。工作面推進(jìn)至IllOm時(shí)，回采面上方的老頂來(lái)壓較為劇烈，支架的最大工作阻力在46MPa，回采工作面前方煤壁片幫較為嚴(yán)重，片幫的最大厚度在450mm，在回采面110-122架之間出現(xiàn)頂板淋水情況，工作面推進(jìn)較為緩慢。工作面上覆巖層老頂?shù)闹芷趤?lái)壓步距在15.4m。工作面推進(jìn)至1128m位置時(shí)，工作面出現(xiàn)來(lái)壓，回采面液壓支架的最大工作壓力在4IMPa，頂板的最大來(lái)壓壓力范圍在37-4IMPa。工作面推進(jìn)到1145m范圍時(shí)，工作面出現(xiàn)來(lái)壓，由此位置開始，該回采工作面進(jìn)入到末端開采。在3206回采工作面推進(jìn)期間，回采面的周期來(lái)壓步距平均在17m。

2.2礦壓觀測(cè)結(jié)果分析

根據(jù)3206回采工作面末采礦壓顯現(xiàn)規(guī)律監(jiān)測(cè)結(jié)果可知，在回采面開采的末期工作面的平均來(lái)壓步距在17m;當(dāng)回采面來(lái)壓期間，3號(hào)煤層的頂板上300-500mm范圍內(nèi)破碎較為嚴(yán)重、頂板冒落的巖層具有破碎較為嚴(yán)重、頂板冒落速度快、頂板冒落的巖塊塊體較大;工作面推進(jìn)之后，3206回采工作面采空區(qū)覆巖下落速度較快，在回采面液壓支架后3-5m范圍內(nèi)，采空區(qū)基本被填充，在支架后方2-3m范圍內(nèi)，上覆巖層以支架以及垮落的巖層作為支撐點(diǎn)，形成三角凹弧形狀。

3末采支護(hù)

3.1末采支護(hù)方案

3.1.1起點(diǎn)支護(hù)

通過對(duì)3206回采工作礦壓顯現(xiàn)情況可以得知，對(duì)末采開始支護(hù)的位置以及停采線位置進(jìn)行優(yōu)化，使得回采面末采期間不處于周期來(lái)壓期間，根據(jù)3號(hào)煤層礦壓顯現(xiàn)規(guī)律，可以對(duì)末采期間的起點(diǎn)位置進(jìn)行優(yōu)化，回采面機(jī)頭位置推進(jìn)到1175m位置時(shí)，該回采工作面正好剛經(jīng)歷過來(lái)壓，為最佳的末采支護(hù)時(shí)機(jī)，考慮到回采工作面的周期來(lái)壓步距平均在17m，因此，優(yōu)化后的末采面避免了在礦壓顯現(xiàn)期間。

3.1.2三級(jí)支護(hù)方案

在回采面末采采用三級(jí)支護(hù)方案，確?；夭擅嬷Ъ芑爻分螅敯鍓毫δ軌虻玫结尫诺耐瑫r(shí)，3號(hào)煤層頂板垮落速度得到降低，從而確保3206回采面末采期間的安全，保證支架能夠有效進(jìn)行回撤。采用的三級(jí)支護(hù)具體如圖1所示。

3.2支護(hù)方案優(yōu)化

3.2.1第一級(jí)支護(hù)

第一級(jí)支護(hù)的強(qiáng)度最低，主要采用的是鋼筋網(wǎng)支護(hù)，每移動(dòng)一個(gè)回采支架后，為了有效防治采空區(qū)冒落的矸石向工作涌出，采煤機(jī)每推進(jìn)一刀，都進(jìn)行全面的鋪網(wǎng)并配合采用錨桿支護(hù)，選用的錨桿直徑為18mm，長(zhǎng)度為1400mm，錨桿施工的間距為1700mm，排距確定為800mm，整個(gè)末采期間共布置4排錨桿。

3.2.2第二級(jí)支護(hù)

第二級(jí)支護(hù)強(qiáng)度比較高，為了是確保采用的支護(hù)措施能夠抵抗頂板下沉，防止回采面的液壓支架出現(xiàn)壓死現(xiàn)象。回采面采煤機(jī)每切割一刀（ 800mm），就進(jìn)行全面的掛網(wǎng)支護(hù)，同時(shí)選用一個(gè)直徑為21.5mm的鋼絲繩控制金屬網(wǎng)的后撤，選用的支護(hù)錨桿直徑為18mm，長(zhǎng)度為2lOOmm，錨桿的間距設(shè)計(jì)為1700mm，排距設(shè)計(jì)為800mm，在整個(gè)末采期間共布置5道鋼絲繩，施工5排錨桿。

3.2.3第三級(jí)支護(hù)

該級(jí)支護(hù)的支護(hù)強(qiáng)度最高，主要的作用就是對(duì)回撤空間頂板進(jìn)行控制，保證回撤通道的安全，為回采工作面的“三機(jī)”回撤提供安全支撐。3206末采設(shè)計(jì)的開幫段長(zhǎng)度為3m，考慮3號(hào)煤層頂板較為破碎，因此，對(duì)開幫端的支護(hù)采用錨桿+錨索+鋼梁的聯(lián)合支護(hù)方式，對(duì)于回采面中部區(qū)域頂板較為破碎的范圍內(nèi)采用施T1.2m鋼槽方式。在開幫段，采用單體液壓支架配合對(duì)綜采面推溜方式，采煤機(jī)煤推進(jìn)半刀，就需要對(duì)鋼筋網(wǎng)進(jìn)行懸掛，掛設(shè)在直徑為14mm，長(zhǎng)度為5000mm的托梁之上，配套采用直徑為18mm，長(zhǎng)度為2lOOmm的錨桿進(jìn)行支護(hù)，錨桿的間排距均為800mm，在施工的兩排錨桿之間施工錨索，錨索的直徑為15.6mm，長(zhǎng)度為8lOOmm，間排距分別為3000mm以及800mm。為了防止回采面的煤壁出現(xiàn)片幫，在回采煤壁上布設(shè)鋼筋網(wǎng)，懸掛直徑14mm，長(zhǎng)度lOOOmm的托梁，配合使用長(zhǎng)度為1400mm，直徑為18mm的錨桿進(jìn)行支護(hù)，間排距分別為lOOOmm及800mm。

4總結(jié)

根據(jù)3206回采工作面末采期間的礦壓顯現(xiàn)，對(duì)回采面末采期間的礦壓進(jìn)行合理的利用，將末采排除在周期來(lái)壓之外從而降低末采期間的礦壓顯現(xiàn)，同時(shí)根據(jù)回采面頂板巖性，設(shè)計(jì)采用三級(jí)支護(hù)方式，對(duì)末采期間的圍巖進(jìn)行支護(hù)，不僅控制了末采期間圍巖變形，而且保證了回采工作面回撤空間安全。

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