強(qiáng)沖擊危險(xiǎn)綜放工作面支護(hù)優(yōu)化及應(yīng)用

程剛 孫偉 李建鋒

摘要：本文通過山東省滕東煤礦3下103強(qiáng)沖擊危險(xiǎn)綜放工作面支護(hù)方式的研究優(yōu)化設(shè)計(jì)，從工作面、兩端頭、巷道及巷道加固支護(hù)等支護(hù)方式的實(shí)施，取得了實(shí)際應(yīng)用中的安全生產(chǎn)效果，對(duì)同等條件下的沖擊地壓礦井具有借鑒作用。

關(guān)鍵詞：強(qiáng)沖擊 綜放工作面 支護(hù)優(yōu)化 應(yīng)用

滕東煤礦3下103工作面是該礦首采區(qū)的第四個(gè)綜放工作面，工作面平均采深達(dá)到920m，煤層和頂板具有強(qiáng)沖擊傾向性。根據(jù)沖擊地壓危險(xiǎn)性的綜合指數(shù)法、可能性指數(shù)診斷法和多因素耦合法評(píng)價(jià)，該工作面受到大采深、頂板堅(jiān)硬巖層、鄰近大面積不充分采動(dòng)采空區(qū)、不均勻采空區(qū)和復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造等因素影響，具有強(qiáng)沖擊危險(xiǎn)性。工作面優(yōu)化和加強(qiáng)支護(hù)管理，可有效防范頂板和沖擊地壓事故的發(fā)生。

1巷道支護(hù)情況

1.1支護(hù)斷面。矩形斷面，規(guī)格為：寬×高=4.4×3.2m ，S= 14.08m2。

1.2支護(hù)形式。錨網(wǎng)索+鋼帶支護(hù)。頂部均打設(shè)螺紋鋼錨桿、錨索，鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)、雙抗網(wǎng)和鋼帶；兩幫部打設(shè)螺紋鋼錨桿，鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)、鋼帶。

1.3支護(hù)參數(shù)。頂部布置五棵錨桿，其間排距為950 ×900 ±100mm；幫部布置四棵錨桿，其間排距為900×900 ±100mm 。每根錨桿抗拔力不小40KN。錨索占據(jù)錨桿位置，錨索按照3-2-3-2型布置。每根錨索抗拔力不小于80KN。支護(hù)參數(shù)見下表。

2工作面頂板支護(hù)方式

工作面配置76架低位放頂煤液壓支架，機(jī)頭尾各配備2架過渡支架共80架液壓支架，對(duì)工作面頂板實(shí)行全支護(hù)法管理。

采用追機(jī)移架方式及時(shí)對(duì)頂板進(jìn)行支護(hù)：采煤機(jī)割煤后，先移支架，再移刮板輸送機(jī)，即：割煤→移架→移刮板輸送機(jī)；當(dāng)頂板破碎時(shí)，采用帶壓移架方式移架；正常移架滯后采煤機(jī)后滾筒3～5架，不得超過6架。頂板破碎時(shí)緊跟前滾筒移架或超前移架，即：片幫嚴(yán)重時(shí)，采煤機(jī)割煤前，先進(jìn)行移架，再進(jìn)行其它操作，工藝為：移架→割煤→移刮板輸送機(jī)，移架步距0.8m。

3工作面端頭支護(hù)管理

工作面端頭、端尾采用“一字梁”、“十字梁”及雙楔梁配合單體液壓支柱支護(hù)。

靠端頭、端尾過渡架外側(cè)架設(shè)一排跨前、后部輸送機(jī)的雙楔梁抬棚，雙楔梁規(guī)格為1m，單體作腿，一梁一柱，每排保證不少于7棵雙楔頂梁。

雙楔梁按要求相互鉸接，其鉸接處按要求使用兩塊弧形銷對(duì)插打緊打牢，形成鋼性支護(hù)，前后部運(yùn)輸機(jī)上方各允許2個(gè)雙楔梁下無單體，靠老塘側(cè)最后一個(gè)雙楔梁下用單體打好一棵戧柱。

4工作面超前支護(hù)方案

4.1支護(hù)范圍。3下103工作面軌道順槽為沿空順槽，受到上覆巖層運(yùn)動(dòng)影響，圍巖穩(wěn)定性相對(duì)較弱；運(yùn)輸順槽為實(shí)體順槽，兩側(cè)均為實(shí)體煤，圍巖穩(wěn)定性相對(duì)較好，根據(jù)沖擊危險(xiǎn)程度的不同，軌道順槽的超前支護(hù)距離設(shè)置為不低于150m；運(yùn)輸順槽的超前支護(hù)距離設(shè)置為不低于120m。

4.2支護(hù)方式。（1）軌道順槽：網(wǎng)狀頂梁超前維護(hù)不小于150m范圍內(nèi)，采用兩側(cè)掛“十”字頂梁，中間鉸接一個(gè)“一”字頂梁，配合單體支柱一梁一柱進(jìn)行支護(hù)，“十”字梁規(guī)格為0.8m×（0.5+0.5）m，“一”字頂梁規(guī)格為1m。

（2）皮帶順槽：網(wǎng)狀頂梁超前維護(hù)不小于120m范圍內(nèi)，由于該順槽內(nèi)受大型設(shè)備影響巷道支護(hù)方式根據(jù)三個(gè)區(qū)段進(jìn)行調(diào)整：一是破碎機(jī)區(qū)段，采用靠巷道兩側(cè)掛兩排規(guī)格為0.8m×（0.5+0.5）m的“十”字頂梁，中間鉸掛兩排1m的一字頂梁，配合單體支柱一梁一柱進(jìn)行支護(hù)；二是破碎機(jī)區(qū)段，網(wǎng)狀頂梁超前維護(hù)至轉(zhuǎn)載機(jī)頭向前10m范圍內(nèi)超前點(diǎn)柱區(qū)用單體支柱配合4m長π型鋼一梁三柱進(jìn)行支護(hù)，排距1（±0.05）m；三是破碎機(jī)往外至超前維護(hù)頭，采用生根兩排0.8m×（0.5+0.5）m的“十”字頂梁，鉸掛兩排規(guī)格為1m的“一”字頂梁，每鉸掛9個(gè)“一”字梁后，再鉸掛“十”字頂梁，確保一梁一柱進(jìn)行支護(hù)。

（3）其他要求

①網(wǎng)狀頂梁超前維護(hù)梁端頭距巷幫超過1m時(shí)，鉸接1m的“一”字頂梁，單體支柱配合“一”字頂梁一梁一柱進(jìn)行支護(hù)。

②走向每4棵單體利用防倒夾板與卡纜形成一體，卡纜必須上牢固，防倒夾板距底板1.2m～1.5m，防倒夾板前后成一條直線，隨巷道坡度平緩過渡；因條件所限無法使用防倒夾板時(shí)，必須對(duì)單體使用安全繩，安全繩纏繞單體柱把不少于一周，生根點(diǎn)超過單體柱把高度，且牢固可靠。

③機(jī)頭尾采用雙楔頂梁托正巷鉸接頂梁，雙楔梁下單體拴好安全繩，兩端頭出口處單體無法使用防倒夾板時(shí)，必須拴好安全繩，且生根牢固可靠。

④底板松軟時(shí)，支柱應(yīng)穿柱鞋，鉆底大于100mm時(shí)穿直徑不小于350mm的鐵鞋進(jìn)行支護(hù)。

⑤兩順槽防沖點(diǎn)柱維護(hù)范圍內(nèi)人行道頂部采用金屬網(wǎng)護(hù)頂。

5工作面補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)方案

由于3下103工作面軌道順槽臨近大面積采空區(qū)，巷道的圍巖結(jié)構(gòu)強(qiáng)度相對(duì)較弱，在高位堅(jiān)硬頂板向采空區(qū)側(cè)斷裂運(yùn)動(dòng)時(shí)，將造成該巷道圍巖承受較強(qiáng)支承應(yīng)力或者動(dòng)壓影響。鑒于該工作面軌道順槽兩個(gè)見方至四個(gè)見方期間面臨高度沖擊危險(xiǎn)，需要在該影響區(qū)域增加主動(dòng)支護(hù)強(qiáng)度，防止其來壓前后發(fā)生巷道大變形影響支護(hù)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度或者發(fā)生沖擊破壞。

5.1補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)范圍。軌道順槽高度危險(xiǎn)區(qū)64～1081m范圍內(nèi)，在實(shí)體煤幫采取加強(qiáng)支護(hù)措施。

5.2補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)方式。軌道順槽高度危險(xiǎn)區(qū)范圍內(nèi)，在靠近工作面一側(cè)巷幫中部距離底板1.5米，豎直方向與煤幫45？斜向上方補(bǔ)打直徑22mm錨索，以錨入巖層深度不小于1.5m為準(zhǔn)，補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)使用1米錨鋼帶，每鋼帶上兩顆錨索（錨索根據(jù)頂煤煤厚可調(diào)節(jié)長度），兩鋼帶間距3米，補(bǔ)強(qiáng)用1米鋼帶與原巷幫正常支護(hù)鋼帶十字壓住。

6結(jié)語

103綜放工作面在強(qiáng)沖擊危險(xiǎn)威脅下，通過優(yōu)化掘進(jìn)及回采期間支護(hù)設(shè)計(jì)，減小了礦山壓力對(duì)圍巖的破壞，使巷道塑性變形控制在有效范圍內(nèi)，避免了沖擊地壓事故的發(fā)生。目前該工作面已推采700余米，在工作面初次來壓、各見方期間及過斷層、褶曲等特殊地質(zhì)構(gòu)造階段，確保了頂板安全，回采巷道滿足了通風(fēng)、運(yùn)輸、行人的需要。

參考文獻(xiàn)：

[1]康紅普，王金華.《煤巷錨桿支護(hù)理論與成套技術(shù)》[M].3 北京 煤炭工業(yè)出版社，2013：67-104.

（作者單位：棗礦集團(tuán)滕東煤礦）

作者簡介 程剛，男，2008年畢業(yè)于山東科技大學(xué)采礦工程專業(yè)，本科學(xué)歷，工程師，現(xiàn)在棗礦集團(tuán)滕東煤礦負(fù)責(zé)沖擊地壓防治管理工作。