淺談“刀把式”綜采工作面的防墜包支護(hù)

王 銳

(潞安環(huán)能股份公司 王莊煤礦，山西 長(zhǎng)治 046031)

在煤炭開采過程中，常會(huì)遇到煤層不穩(wěn)定、地質(zhì)異常構(gòu)造等特殊情況，必然會(huì)提升巷道掘進(jìn)和圍巖支護(hù)難度，同時(shí)工作面的安全高效回采得不到保證[1-2]。如果放棄這些煤炭資源，必然會(huì)降低資源利用率，對(duì)煤炭企業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展產(chǎn)生影響。目前，為了解決該類問題，往往采用“刀把式”工作面，避開井田范圍內(nèi)的特殊構(gòu)造，利用工作面切眼對(duì)接技術(shù)進(jìn)行回采，刀把位置及個(gè)數(shù)按照實(shí)際采掘情況進(jìn)行劃分設(shè)計(jì)。然而，受到地質(zhì)條件、采空區(qū)塌陷等影響，在縮切眼過程中，切眼機(jī)頭和機(jī)尾處容易出現(xiàn)塌落，墜包嚴(yán)重，影響正規(guī)作業(yè)。為了保證工作面有足夠巷道空間去回收設(shè)備，必須對(duì)巷道進(jìn)行防墜包支護(hù)。王莊煤礦8102工作面同時(shí)受到8103、8101工作面采空區(qū)影響，以及區(qū)域斷層等地質(zhì)異常影響，傳統(tǒng)一梁兩柱防墜包支護(hù)方式不能起到很好的支護(hù)作用，并且傳統(tǒng)方式比較占據(jù)巷道空間，直接影響設(shè)備回收作業(yè)，因此本文根據(jù)8102工作面實(shí)際情況，對(duì)傳統(tǒng)支護(hù)方式進(jìn)行了改進(jìn)。

1 8102工作面概況

8102工作面位于王莊煤礦+540后備區(qū)81采區(qū)北部，煤層厚度穩(wěn)定，為5.8 m，夾矸總厚0.40 m，工作面運(yùn)巷開口處標(biāo)高為+516.8 m，切眼開口處標(biāo)高515.6 m，煤層整體上為一由北向南方向傾斜的單斜構(gòu)造，傾角1～9°，采用綜采放頂煤工藝，采放比1∶1.3。由于受到8103工作面、8101工作面采空區(qū)影響，以及采區(qū)范圍內(nèi)F288、F320斷層等地質(zhì)構(gòu)造影響，設(shè)計(jì)8102工作面為“刀把式”工作面。工作面設(shè)計(jì)長(zhǎng)切眼227 m，布置ZF8000/20/38型中間架139組，計(jì)劃回采長(zhǎng)度345 m，縮切眼后短切眼長(zhǎng)度93 m，布置ZFG9600/23/38型中間架59組、排頭架3組、排尾架6組，見圖1。按照8102“刀把式”工作面設(shè)計(jì)要求，工作面首先在71膠帶運(yùn)輸巷布置8102風(fēng)運(yùn)兩巷，巷道均沿煤層底板掘進(jìn)，待工作面回采至345 m處停采，然后在71膠帶運(yùn)輸巷開口掘進(jìn)8102新運(yùn)巷，工作面共用8102風(fēng)巷回風(fēng)系統(tǒng)?？s切眼后的工作面風(fēng)巷長(zhǎng)445 m，斷面尺寸為4.5 m×3.2 m；運(yùn)巷長(zhǎng)445 m，斷面尺寸為5.0 m×3.5 m；均采用全錨網(wǎng)支護(hù)。工作面煤墻打有樹脂錨桿且上網(wǎng)；結(jié)采時(shí)工作面采用工字鋼搭在支架前端配合點(diǎn)柱對(duì)撤架空間進(jìn)行支護(hù)，風(fēng)運(yùn)兩巷架設(shè)超前維護(hù)棚進(jìn)行支護(hù)。

圖1 8102“刀把式”工作面設(shè)計(jì)示意(m)

2 縮切眼防墜包施工

2.1 防墜包方案確定

經(jīng)觀測(cè)，8102工作面風(fēng)運(yùn)兩巷的礦壓正常，8102切眼機(jī)尾壓力較大，已經(jīng)架設(shè)一梁四柱排型梁棚加強(qiáng)支護(hù)，8102切眼機(jī)頭處塌落墜包情況嚴(yán)重，巷道壓力較大，該位置原支護(hù)棚梁已壓彎變形呈“U”字型，經(jīng)過觀察有進(jìn)一步下沉的跡象。頂板進(jìn)一步下沉?xí)绊懣s切眼正常的出架，由于現(xiàn)場(chǎng)空間較小，無法再一次有效架設(shè)大板棚或十字梁棚，因此為預(yù)防頂板墜包進(jìn)一步破碎下沉，影響縮切眼回收支架時(shí)正常的出支架，在進(jìn)入8102縮切眼作業(yè)之前要做好頂板管理工作，保證縮切眼期間液壓支架的正?；厥丈暇?。經(jīng)過井下調(diào)研確定方位并及時(shí)繪制圖紙，打設(shè)起吊梁嚴(yán)格按照?qǐng)D紙施工作業(yè)。在井下現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量所需工字鋼的長(zhǎng)度，經(jīng)過測(cè)量需要長(zhǎng)度為3 m的工字鋼6根。在井上提前準(zhǔn)備好所需材料，準(zhǔn)備6根長(zhǎng)度為3 m的工字鋼，并對(duì)工字鋼燒孔處理，每根工字鋼中間空處燒3個(gè)直徑為28 mm的錨索打設(shè)預(yù)留孔，以便于井下吊掛并固定工字鋼梁。

2.2 具體施工情況

如圖2所示，在8102切眼機(jī)頭處棚梁中心變形的最低位置，由相關(guān)作業(yè)人員打設(shè)錨索，分別平行于排頭架方向通過錨索將兩排工字鋼并向吊設(shè)加固，每排布置3根工字鋼，工字鋼的排距為0.5 m(由于棚梁已經(jīng)變形嚴(yán)重，為了加強(qiáng)吊設(shè)效果，以防棚梁中心變形下墜程度進(jìn)一步加重，所以排距不宜太大)，同時(shí)工字鋼要保證緊貼頂板，確保支護(hù)效果良好，防止頂板進(jìn)一步下沉，錨索要緊固到位，同時(shí)拴好鐵絲，防止錨索掉落傷人。

圖2 縮切眼防墜包具體設(shè)計(jì)

1) 搭設(shè)工作臺(tái)。在巷道兩幫及中間放好鐵凳，鐵凳上架設(shè)3塊4 m長(zhǎng)、50 mm厚、300 mm寬的優(yōu)質(zhì)架板，搭設(shè)好牢固的工作臺(tái)。架板要用鐵絲同鐵凳聯(lián)在一起。

2) 打錨索。人員站在工作臺(tái)上，按照提供的圖紙，將固定起吊梁的錨索打設(shè)好，每個(gè)梁卡需要打設(shè)兩根錨索固定。錨索采用130型鉆機(jī)、B19六棱鋼鉆桿及D30 mm鉆頭進(jìn)行施工。打錨索施工工藝同前。

3) 上梁和張拉。用梁卡安裝時(shí)，在錨索打好之后，工作臺(tái)上一端站兩個(gè)人，臺(tái)下4人抬起工字鋼梁將一端交給臺(tái)上兩人，然后將另一端交給臺(tái)上的另兩個(gè)人，臺(tái)上人員配合將工字鋼梁一端放入梁卡內(nèi)，然后再將工字鋼梁另一端竄入梁卡內(nèi)。錨索凝固40 min后，將錨索穿過專用梁卡兩側(cè)的預(yù)留孔，上好錨索鋼板及鎖具，掛好張拉千斤頂，開泵張拉。張拉時(shí)，兩人操作，一人在工作臺(tái)上安裝，另一人操作油泵。期間要觀察鋼絞線外端受力及壓力表讀數(shù)，達(dá)到210 kN時(shí)，停止張拉，卸下千斤頂，鋼絞線外露150～250 mm。20 mm厚鋼板制作的普通梁卡安裝時(shí)，臺(tái)上兩人配合將工字鋼梁抬起到已打設(shè)好的兩組錨索(一組為兩根錨索)中間，然后臺(tái)上另外兩人將錨索穿過梁卡兩側(cè)的預(yù)留孔托住工字鋼，上好錨索鋼板及鎖具，掛好張拉千斤頂，開泵張拉(張拉操作同上)。待鎖具上好后，用10號(hào)鐵絲將鎖具捆綁牢固。

3 施工效果

此種支護(hù)方式，利用錨索、工字鋼和鐵絲輔助，不僅節(jié)省了支護(hù)材料，同時(shí)也節(jié)省了巷道空間，確?？s切眼期間回收的支架可以正常通過巷道運(yùn)輸上井，大大縮短了架棚的作業(yè)工期，并使頂板破碎的墜包得到了有效支護(hù)。該方法只需3～4人配合即可完成(普通架棚需要6～7人配合完成)，大大節(jié)約了人力和物力。8102“刀把式”工作面縮切眼防墜包支護(hù)方式為王莊煤礦類似工作面支護(hù)提供了良好的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)煤炭資源的安全高效回收具有重要意義。