綜放面端頭及順槽超前區(qū)頂板支護(hù)技術(shù)與實踐

羅寶紅

（大同煤礦集團(tuán)華盛虎峰煤業(yè)有限公司，山西 運(yùn)城 043300）

隨著我國煤炭開采強(qiáng)度的增大，遺煤復(fù)采面端頭及順槽支護(hù)是急需解決的技術(shù)難題［1-2］。由于工作面兩側(cè)端頭處于應(yīng)力集中區(qū)，頂板較為破碎，加之遺煤復(fù)采工作面，上部存在空巷、采空區(qū)等影響，導(dǎo)致工作面端頭管理難度巨大。工作面端頭和超前區(qū)頂板管理技術(shù)也是廣大生產(chǎn)技術(shù)人員的重點研究方向［3-5］。工作面兩側(cè)端頭是工作面的安全出口，也是保證工作面安全生產(chǎn)的基礎(chǔ)。以虎峰煤業(yè)2115工作面為基礎(chǔ)，對綜放工作面端頭及順槽超前區(qū)頂板管理進(jìn)行了探索實踐。

1 工程地質(zhì)條件分析

1.1 工程概況

華盛虎峰煤業(yè)是由原虎峰煤業(yè)、黃河煤業(yè)、海豐煤業(yè)兼并重組整合而成的。2115綜放工作面位于井田東北部，該范圍及周邊煤層頂部多為空巷和采空區(qū)。工作面標(biāo)高504～543 m，地面標(biāo)高683～696 m，傾斜長120 m，走向長775 m。工作面開采2號煤層，煤層平均厚5.3 m，傾角平均9 °，頂板為泥巖和粉砂巖，底板為中砂巖和細(xì)砂巖（見表1）；工作面進(jìn)、回風(fēng)順槽巷道均沿2號煤層底板掘進(jìn)，在順槽巷道掘進(jìn)過程中未揭露斷層、陷落柱等地質(zhì)構(gòu)造，工作面地質(zhì)結(jié)構(gòu)簡單。該工作面采用綜采放頂煤開采，循環(huán)進(jìn)度0.6 m，設(shè)計采高2.2 m，放煤高度3.1 m，采放比為1:1.41，采用78架ZF3100/16/26型液壓支架和2架ZFG3600/17.5/27型過渡支架管理工作面頂板。

表1 煤層頂?shù)装迩闆r

1.2 開采條件分析

由于多年來的亂掘濫采，2號煤頂部遭到大量破壞，存在大量的采空區(qū)和空巷，特別是頂部煤層，大部分或局部已造成破壞或嚴(yán)重破壞。2115工作面由于小煤窯開采導(dǎo)致工作面煤層破碎，在以往巷道掘進(jìn)過程中采空區(qū)、廢棄巷道從煤層頂部、中部到底部隨處可見，而且空頂、空幫嚴(yán)重，給工作面順槽巷道圍巖的控制造成較大的安全隱患。由于空頂和空幫較為嚴(yán)重，為了便于順槽巷道頂板管理和圍巖控制，保證巷道安全使用，2115工作面順槽巷道采用11#工字鋼金屬棚支護(hù)，梯形斷面，下底凈寬為4.48 m，上頂凈寬為3.08 m，凈高2.56 m。2115工作面端頭采用“π”型梁支護(hù)，不僅能夠有效控制動壓影響和空頂、空幫處的巷道圍巖支護(hù)，而且能夠有效回收工字鋼棚等支護(hù)材料。

2 工作面端頭頂板管理

2.1 運(yùn)輸順槽端頭支護(hù)

2115工作面運(yùn)輸順槽側(cè)端頭支護(hù)為：①工作面?zhèn)炔捎脙蓪Α唉小毙土褐ёo(hù)，一對“π”型梁由2根3.2 m長的“π”型鋼梁和8根DW-31.5型單體支柱組成，一梁四柱，成對錯梁布置，梁頭錯距0.6 m，邁步距離1.2 m。每對梁中梁與梁中心距為0.3 m，工作面?zhèn)葘α褐械耐鈧?cè)單梁距工作面支架0.3 m。②遠(yuǎn)離工作面?zhèn)认飵筒捎靡粚Α唉小毙土褐ёo(hù)，對錯“π”型梁與液壓支架側(cè)布置形式參數(shù)一致，遠(yuǎn)離工作面?zhèn)葘α褐械耐鈧?cè)單梁距原巷道剛性支架梁頭0.3 m。③在對梁中后滯梁最后一排支柱線上，布置單排密集切頂支柱，其與工作面液壓支架切頂線平行，見圖1。

圖1 運(yùn)輸順槽側(cè)端頭支護(hù)

2.2 回風(fēng)順槽端頭支護(hù)

2115工作面回風(fēng)順槽側(cè)端頭支護(hù)為：①在該端頭等間距布置三對“π”型梁支護(hù)，一對“π”型梁由2根3.2 m長的“π”型鋼梁和6根DW-31.5型單體支柱組成，一梁三柱，成對錯梁布置，梁頭錯距0.6 m，邁步距離1.2 m；每對梁中梁與梁中心距為0.3 m，遠(yuǎn)離工作面?zhèn)葘α褐械耐鈧?cè)單梁距原巷道剛性支架梁頭0.3 m，工作面?zhèn)葘α褐械耐鈧?cè)單梁距工作面支架0.3 m。②在對梁中后滯梁最后一排支柱線上，布置單排密集切頂支柱，其與工作面液壓支架切頂線平行，見圖2。

圖2 回風(fēng)順槽側(cè)端頭支護(hù)

2.3 機(jī)頭、機(jī)尾鋪網(wǎng)搭梁

為加強(qiáng)工作面機(jī)頭、機(jī)尾三角區(qū)管理，工作面機(jī)頭、機(jī)尾各兩架支架上方鋪設(shè)金屬頂網(wǎng)，同時搭設(shè)Ф20×3.2 m的板梁。網(wǎng)的長邊沿工作面傾斜方向鋪設(shè)，要求工作面的網(wǎng)與2115運(yùn)輸、回風(fēng)順槽的網(wǎng)聯(lián)好，鋪網(wǎng)長邊對接，短邊搭接，搭接量不小于30 cm，聯(lián)網(wǎng)間距0.1 m，采用“三扭一扣壓辮”式聯(lián)網(wǎng)法。

3 超前支護(hù)區(qū)頂板管理

1）工作面兩側(cè)順槽超前支護(hù)如下：①運(yùn)輸和回風(fēng)順槽均在距工作面30 m內(nèi)加強(qiáng)支護(hù)，運(yùn)輸順槽在距離工作面20 m內(nèi)支設(shè)雙排支護(hù)，20～30 m支設(shè)單排支護(hù)；回風(fēng)順槽在距離工作面20 m內(nèi)支設(shè)三排支護(hù)，20～30 m支設(shè)雙排支護(hù)。②兩側(cè)順槽均采用DW-31.5型單體液壓支柱配合3.2 m長“π”型鋼梁進(jìn)行支護(hù)，一梁三柱，柱距1.0～1.2 m。防倒裝置采用剛性連接，連接位置應(yīng)在支柱支護(hù)高度的1/3，不超過活柱體，防倒裝置應(yīng)采用扁鐵或絲杠形式，伸縮距離不小于0.2 m；防墜裝置采用鋼絲繩套，一端與液壓支柱活性柱體連接，一端與π型梁連接，鋼梁與支柱活柱連接緊密，同時升降。

2）由于2115工作面進(jìn)風(fēng)、回風(fēng)順槽高度不得低于1.8 m，當(dāng)兩巷有明顯的礦山壓力顯現(xiàn)時，應(yīng)適當(dāng)加強(qiáng)支護(hù)長度和支護(hù)強(qiáng)度、密度。回風(fēng)順槽無設(shè)備布置，保證安全出口暢通的情況下可再增加一排“π”型鋼梁支護(hù)。

3）進(jìn)、回風(fēng)順槽替棚與支架回收。檢修班超前工作面煤壁5 m，使用單體液壓支柱平行鋼性支架設(shè)2.8～3.0 m的圓木于支架間，作為臨時支護(hù)支護(hù)頂板，生產(chǎn)班根據(jù)需要于所替工字鋼梁下左右各支設(shè)一根單體液壓支柱、采用臥底的方法，用鐵鍬將棚腿下端掏空，取出棚腿。替下鋼梁，并頂幫重新勾盤嚴(yán)實，然后前移端頭支護(hù)。替棚要一架一架地進(jìn)行，嚴(yán)禁同時替兩架，嚴(yán)格執(zhí)行“先支后回”。

4 應(yīng)用效果

虎峰煤業(yè)2115綜放工作面自初采起至末采撤架結(jié)束，共計回采8個月。工作面整個回采過程中，在兩側(cè)順槽金屬棚支護(hù)的基礎(chǔ)上，配合“π”型梁支護(hù)和金屬網(wǎng)管理工作面端頭頂板，“π” 型梁的超前支護(hù)，能夠有效控制工作面端頭和順槽超前區(qū)頂板。在通過煤層上部存在空巷的區(qū)域時，工作面端頭和超前支護(hù)區(qū)空頂破碎煤體得到有效控制，沒有出現(xiàn)大面積網(wǎng)兜、落煤和落矸現(xiàn)象，巷幫也未出現(xiàn)大面積鼓幫，順槽金屬棚能夠及時回收，節(jié)省了支護(hù)材料，可在虎峰煤業(yè)類似工作面進(jìn)行推廣應(yīng)用。