大采深大傾角沿空回采工作面動(dòng)態(tài)加架技術(shù)研究

董桂鋒 高 鵬

(山東濟(jì)礦魯能煤電股份有限公司陽城煤礦，山東 汶上 272502)

陽城煤礦3303 工作面呈梯形布置，且動(dòng)態(tài)加架區(qū)域?yàn)檠乜障锏?，壓力顯現(xiàn)明顯。自開切眼開始工作面每推進(jìn)2.68m，需增加一組支架及相應(yīng)的前后部溜槽，共需增加正常支架56 架。增加支架及溜槽頻繁，持續(xù)時(shí)間長，對(duì)工作面安全開采造成危害。研究和掌握工作面開采過程中礦壓顯現(xiàn)特點(diǎn)及快速加架工藝，對(duì)減少頂板事故、增加礦井經(jīng)濟(jì)效益具有重要意義。

1 工作面概況

3303 工作面上側(cè)鄰近3301 工作面采空區(qū)（煤柱厚度4.0m），上下順槽開門口鄰近三DF55 斷層下盤，工作面相應(yīng)地面位于關(guān)莊東北1509～2104m、西王莊西北520m～1164m 范圍內(nèi)。標(biāo)高為-800～ -985m，傾向長106.4～209.8m，走向長451.7m，可采儲(chǔ)量71.7 萬t，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力5.3～10.4萬t/月。煤層傾角27～33°，平均傾角30°。煤層平均厚7.2m，屬穩(wěn)定的厚煤層。直接頂為中砂巖，厚12.98m，老頂為細(xì)砂巖；直接底為泥巖或粉砂巖，下部為灰色細(xì)砂巖，頂板和頂煤易垮落。

2 支架增設(shè)方案

2.1 工作面布置及增設(shè)支架方案對(duì)比

（1）方案一

工作面布置成階梯狀，即工作面在距2#切眼外128m 位置先施工1#切眼，斜長83m，然后沿原軌順方位掘進(jìn)128m 后，施工斜長約114m 的2#切眼?；夭蓵r(shí)工作面推進(jìn)至新切眼位置，進(jìn)行對(duì)接，工作面斜長變?yōu)?97m。

優(yōu)點(diǎn)：

① 設(shè)備集中進(jìn)行安裝、對(duì)接，使用時(shí)間大約10d，其余時(shí)間可正常進(jìn)行生產(chǎn)，月進(jìn)尺65m，產(chǎn)量6 萬t。

② 切眼內(nèi)可提前安裝好支架及后部溜槽，工作面推進(jìn)至對(duì)接位置后，集中安裝前部溜槽及對(duì)接前后部。

缺點(diǎn)：

① 所留兩處連續(xù)三角煤柱，形成壓力集中，易發(fā)生沖擊地壓，對(duì)工作面生產(chǎn)十分不利，安全性差。

② 少回收煤炭資源，造成資源浪費(fèi)。

③ 集中停產(chǎn)，防火壓力大。

④ 軌順施工長度較長，施工時(shí)間長。2#軌順128.15m，巷道寬度4.2m，高度3.2m；新切眼長83m，寬度7.6m，高3.2m，角度平均25°，計(jì)劃46d。

（2）方案二

工作面布置成梯形，機(jī)尾布置兩架過渡支架，自開切眼開始，隨工作面推進(jìn)切眼長度由114m 逐步增加到197.8m，在軌順逐步增加液壓支架，共需增加支架約56 架。加架時(shí)需掐開前后部機(jī)尾，將過渡架往上方靠一架距離，然后將所安支架后退至安裝位置，并在前后部各增加一節(jié)溜槽，最后安裝好前后部機(jī)尾進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn)。

優(yōu)點(diǎn)：

① 可多回收煤炭資源4 萬t。

② 未形成連續(xù)三角煤柱，掘進(jìn)過程中對(duì)遺留三角煤柱進(jìn)行放松動(dòng)炮，減少了防沖影響，開采安全性較好。

③ 軌順施工長度相對(duì)較短，施工時(shí)間短。輔助軌順長148m，平均8°以下，巷道寬度5.2m，高度3.2m，計(jì)劃24d。

缺點(diǎn)：

① 增加支架頻繁，頻繁掐接設(shè)備，設(shè)備運(yùn)行不穩(wěn)定。

② 每增加一架正常支架需用1.5d，共需83d 左右，持續(xù)影響時(shí)間長。

③ 每推進(jìn)2.5 ～4m，工作面增加1.55 ～2.6m，安一支架，月進(jìn)尺約在31m，產(chǎn)量3 萬t。

（3）方案三

工作面布置成梯形，工作面機(jī)尾段布置一架過渡支架，過渡支架與正常支架之間留有一定空間，避免支架尾梁壓后部機(jī)尾電機(jī)。隨工作面推進(jìn)切眼長度由114m 逐步增加到197.8m，在軌順逐步增加正常液壓支架，共需增加支架約56 架。

加架前提前利用檢修時(shí)間加一節(jié)后部溜槽，加架時(shí)靠移過渡支架，直接將所加支架后退至安裝位置，然后與下方支架靠齊。工作面再推進(jìn)一天利用檢修班時(shí)間加一節(jié)前部溜槽[1]。

優(yōu)點(diǎn)：

① 可多回收煤炭資源4 萬t。

② 未形成連續(xù)三角煤柱，掘進(jìn)過程中對(duì)遺留三角煤柱進(jìn)行放松動(dòng)炮，減少了防沖影響，開采安全性較好。

③ 軌順施工長度相對(duì)較短，施工時(shí)間短。輔助軌順長148m，平均8°以下，巷道寬度7.0m，高度3.2m，計(jì)劃37d。

④ 利用日常檢修時(shí)間加溜槽，減少了加架時(shí)間使用時(shí)間。加架影響生產(chǎn)時(shí)間相對(duì)方案二較短。

⑤ 每推進(jìn)2.5～4m，工作面增加1.55～2.6m，安一支架，月進(jìn)尺約在51m。

缺點(diǎn)：

① 增加支架頻繁，頻繁掐接設(shè)備，設(shè)備運(yùn)行不穩(wěn)定。

② 每增加一架正常支架影響生產(chǎn)0.5d，共影響28d 左右，持續(xù)影響時(shí)間較長。

③ 嚴(yán)格控制設(shè)備上竄、下滑，保持后部機(jī)尾始終伸出最后一架支架3.5m，前部伸出2.5m，控制難度較大。

④ 機(jī)尾由于無過渡支架，前后部機(jī)尾伸出機(jī)尾架，上端頭控頂距離較大，且上側(cè)為3301 采空區(qū)，巷道壓力較大，需使用大量單體進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)，進(jìn)機(jī)尾改柱工作量較大，要求巷道寬度大。

方案對(duì)比示意圖如圖1 所示。

圖1 方案對(duì)比示意圖

2.2 支架增設(shè)方案描述

（1）前期準(zhǔn)備：需要增加的支架，可分段放置于輔助軌順以內(nèi)。

（2）工作面支架增加計(jì)劃：工作面自開切眼至對(duì)接位置共需增加正常支架約56 架。自開切眼位置開始每推進(jìn)2.68m，面長增加1.5m，需增加一架支架，每2d 增加一架。月進(jìn)尺約在40m，到達(dá)工作面斜長197.8m 時(shí)，需約4 個(gè)月。

（3）回采工藝

工作面采用綜采放頂煤全部垮落法，增設(shè)支架影響區(qū)域采用局部人工擴(kuò)幫[2]。

（4）工作面設(shè)備增加順序

推進(jìn)過程中先將機(jī)尾一架范圍內(nèi)進(jìn)行剝幫1m →將1、2#待安支架安設(shè)至剝幫位置，兩支架安設(shè)到位后，尾梁放下處于后部機(jī)尾電機(jī)減速箱外側(cè)→隨工作面推進(jìn)逐步進(jìn)行剝幫，當(dāng)工作面整體滿足增加一架正常支架時(shí)→安裝后部溜槽→將3#待安支架安設(shè)到2#待安支架上方→將1#支架尾梁升起退至正常位置→安裝前部溜槽及電纜槽→敷設(shè)電纜及安設(shè)前部機(jī)尾→回支機(jī)尾關(guān)門支柱及整改端頭支護(hù)→試運(yùn)轉(zhuǎn)。

（5）上端頭支護(hù)

① 輔助巷道內(nèi)采用架棚支護(hù)，靠巷道上幫提前將正常支架順巷道安好升起。

② 上端頭采用一架過渡支架進(jìn)行支護(hù)，上端頭過渡架與待安支架之間采用單體配合工字鋼進(jìn)行支護(hù)。

教練員的職稱比例為：10%（初級(jí)）、50%（中級(jí)）、40%（高級(jí)）。對(duì)照《辦法》中關(guān)于教練職稱比例滿分的條件：“高級(jí)教練員占教練員總數(shù)：中等體育運(yùn)動(dòng)學(xué)校25%及以上；少體校15%及以上。每降低1個(gè)百分點(diǎn)扣2分”，武進(jìn)少體校的教練員職稱比例已遠(yuǎn)超滿分的標(biāo)準(zhǔn)，情況良好。

③ 待安支架處頂板支護(hù)：工作面每推進(jìn)1m，在上端1#、2#待安正常架上方竄入1 根長5m/根的修復(fù)工字鋼，一端搭在第一架正常支架上0.5m，另一端伸出最后一架支架并在下方支設(shè)2 棵單體。1#、2#待安支架在后部溜槽后側(cè)安設(shè)墩柱間距0.8m。后部機(jī)尾上側(cè)當(dāng)空頂超過1m 時(shí)，沿順槽方向布置一至三路工字鋼棚進(jìn)行支護(hù)，后部機(jī)尾靠老塘側(cè)布置一顆，機(jī)尾外側(cè)布置兩顆單體[3]。

加設(shè)支架示意圖如圖2 所示。

圖2 加設(shè)支架示意圖

2.3 應(yīng)用效果分析

（1）3303 綜放工作面在采取此工藝及措施后，安全高效地回收了此段三角煤柱，回收煤炭資源近6.5 萬t。

（2）未形成連續(xù)三角煤柱，掘進(jìn)過程中對(duì)三角煤柱進(jìn)行放松動(dòng)炮，減少了防沖影響，開采安全性較好。

（3）工作面每推進(jìn)2.5～4m 增加一組支架，共需增加支架56 架。月進(jìn)尺40m，到達(dá)工作面斜長197.8m 時(shí)，需4 個(gè)月，需加強(qiáng)工作面防火。

（4）工作面軌順施工距離相對(duì)短，施工時(shí)間短，投產(chǎn)時(shí)間早。

（5）上端頭控頂面積大，加之3301 老空影響，頂板壓力大，支護(hù)工作量大。

3 結(jié)論

（1）3303 工作面通過梯形布置工作面，動(dòng)態(tài)加設(shè)支架，多回收煤炭資源6.5 萬t。

（2）梯形布置工作面，減少掘進(jìn)巷道工程量，縮短工作面準(zhǔn)備時(shí)間，利于盡快交付安裝。

（3）利用日常檢修時(shí)間加設(shè)支架及溜槽，利于礦井整體產(chǎn)量均衡，避免停產(chǎn)對(duì)接造成單面生產(chǎn)的不利局面。

（4）在輔助軌順提前精準(zhǔn)安設(shè)欲增加支架，既增加巷道支護(hù)強(qiáng)度，也提高增設(shè)支架效率。