低煤層礦井井下安全出口頂板管理方法的研究

栗建標(biāo)

（西山煤電建筑工程集團(tuán)有限公司礦建第三分公司， 山西 太原 030000）

1 W2307 工作面概況

根據(jù)西山煤電集團(tuán)中某礦井W2307 作業(yè)面內(nèi)的瓦斯涌出量及地質(zhì)等條件，該作業(yè)面依據(jù)兩進(jìn)一回的形式來進(jìn)行設(shè)置，即膠帶順槽、進(jìn)風(fēng)順槽進(jìn)風(fēng)和回風(fēng)順槽回風(fēng)。作業(yè)面的設(shè)置是以煤層的走向為依據(jù)，其周圍大多為未采區(qū)，東面與+450 m 水平北翼大巷相鄰接。該作業(yè)面內(nèi)的巷道斷面大多呈現(xiàn)為矩形，支護(hù)方式為錨索網(wǎng)搭配梯子梁。錨桿則使用左旋無縱肋螺紋鋼，錨固的形式為端頭錨固，其型號為Φ22 mm×2 400 mm，錨桿托盤所采用的為具備較高強度的托板，規(guī)格為170 mm×170 mm×12 mm。巷道所采用的錨索具備較高的強度和較低的松弛度，其直徑和長度分別為Φ22 mm 和8 300 mm，錨索托盤的規(guī)格為300 mm×300 mm×16 mm。網(wǎng)片的類型有兩種，分別為金屬網(wǎng)和塑料雙抗網(wǎng)，金屬網(wǎng)片的制作材料為10 號鉛絲，其孔寬為50 mm×50 mm。梯子梁的加工材料為Φ14 mm 的圓鋼[1]。

2 超前支護(hù)介紹

2.1 工作面超前支護(hù)方式

1）膠帶順槽應(yīng)當(dāng)保持30 m 的超前支護(hù)長度，其支護(hù)形式為單體柱π 型梁棚，前10 m 采用了一梁三柱，其余的采用一梁兩柱，其間距為800 mm。

2）進(jìn)風(fēng)順槽保持30 m 的超前支護(hù)長度，支護(hù)形式為單體柱π 型梁，前10 m 采用了一梁三柱，其余的采用一梁兩柱，其間距為800 mm。

3）進(jìn)風(fēng)與回風(fēng)順槽的4 號聯(lián)巷，從進(jìn)風(fēng)順槽向回風(fēng)順槽一側(cè)的15 m 區(qū)域內(nèi)設(shè)置一梁兩柱，其為單體柱工字鋼棚，在15～50 m 的區(qū)域之內(nèi)來設(shè)置兩排連鎖的木垛，其中木垛使用的材料為1 500 mm×150 mm×150 mm 的道木，其形狀設(shè)置為“井”字型，同時木垛應(yīng)當(dāng)與巷道保持一致的中心，在打設(shè)的時候應(yīng)當(dāng)由進(jìn)風(fēng)順槽向回風(fēng)順槽的方向進(jìn)行，兩個木垛之間保持2 m 以上的距離，在其最上方的橫梁之間使用兩個道木來進(jìn)行連鎖[2]。

2.2 膠帶和進(jìn)風(fēng)順槽超前支護(hù)形式及驗算

1）W2307 工作面順槽所采取的支護(hù)詳見圖1。

圖1 煤層超前支護(hù)示意圖

2）支護(hù)選型驗算。巷道內(nèi)的基本支護(hù)可以對老頂?shù)募俣ㄗ冃萎a(chǎn)生一定的影響，其可縮量應(yīng)滿足老頂?shù)倪\動狀態(tài)，直至穩(wěn)定，即可縮量應(yīng)當(dāng)大于圍巖的預(yù)期變形量：

式中:△h為巷道內(nèi)基本支護(hù)所需要的可縮量，所運用的單體柱應(yīng)當(dāng)保持0～1 750 mm 的可縮量，其數(shù)值為1 750 mm；△h0為輔助支護(hù)設(shè)備的壓縮量，其數(shù)值為100 mm；hj為老頂假定變形條件下的頂板及底板的預(yù)期移近量，其數(shù)值為400 mm，因此△h+△h0=1 850 mm，大于等于△h1；通過計算可知，順槽巷道發(fā)生的變形問題與標(biāo)準(zhǔn)要求相符合。

3）明確兩個順槽的超前支護(hù)。這兩種順槽均是未采區(qū)，其高應(yīng)力有10～15 m 的影響范圍，明確超前支護(hù)的長度為30 m。

4）高頂區(qū)域?qū)嵤┏爸ёo(hù)，端頭及端尾的超前棚出現(xiàn)高冒區(qū)域的時候應(yīng)強化支護(hù)。使用道木等物質(zhì)將順槽頂板與π 型梁之間進(jìn)行填實，避免π 型梁發(fā)生不接頂?shù)膯栴}。

3 端頭、端尾安全出口管理

安全出口的設(shè)置應(yīng)當(dāng)滿足相應(yīng)的章程要求，人行道凈高1.8 m 以上和凈寬0.8 m 以上，要及時清理其中的雜物，確保順槽的安全出口保持通暢。

3.1 端頭安全出口管理

隨著作業(yè)面的逐漸推進(jìn)，膠帶順槽進(jìn)行的超前支護(hù)不能撤回，機頭在準(zhǔn)備錯刀之前，在明確端頭副架升緊與切眼相距最近的π 型梁之后，將該梁下的巷道內(nèi)的單體柱進(jìn)行卸除。同時，在機頭老塘部位設(shè)置相應(yīng)的單體柱大板棚來進(jìn)行支護(hù)，而π 型梁棚因兩個大板棚而被分開。老塘最后的一個大板棚下部設(shè)置單體柱戧柱，其中距離應(yīng)當(dāng)保持300～500 mm之間，并且數(shù)量要大于3 根，三根單體柱在打設(shè)的時候應(yīng)當(dāng)保持75°～85°的角度，外幫兩個單體柱所進(jìn)行打設(shè)的方向與巷道保持平行，依靠轉(zhuǎn)載機一端的單體柱在打設(shè)時應(yīng)當(dāng)趨向于機尾方向。老塘向外的第二架大板棚下部應(yīng)打設(shè)兩個單體柱，其方向應(yīng)當(dāng)與最后一架單體柱的π 型梁棚保持一致。戧柱應(yīng)當(dāng)逐個進(jìn)行前移，并保持循環(huán)，不能同時進(jìn)行兩個循環(huán)。若老塘的垮落與轉(zhuǎn)載機的機尾相互壓緊時，則需要在最后一個大板棚下部另外設(shè)置兩個單體柱俄柱，戧柱上部設(shè)置相應(yīng)的道木，其部位處于最后一個大板棚的老塘一側(cè)。從原則上講，這些單體柱大板棚應(yīng)當(dāng)與轉(zhuǎn)載機的機尾保持600 mm 以下的距離，其實際打設(shè)問題應(yīng)當(dāng)依據(jù)現(xiàn)場的條件來設(shè)定。

3.2 端尾安全出口管理

隨著作業(yè)面的不斷推進(jìn)，鄰近作業(yè)面一側(cè)與進(jìn)風(fēng)順槽的超前支護(hù)相平行的π 型梁，機尾出現(xiàn)錯刀之前應(yīng)及時撤回。錯刀之前與順槽相垂直的π 型梁撤回與煤墻側(cè)相鄰近的單體柱支護(hù)，錯刀之后應(yīng)將4 號架挑出π 型梁進(jìn)行拉出[3]。

4 機頭（尾）三角區(qū)管理

為了使機頭/機尾三角區(qū)及轉(zhuǎn)載機的機尾進(jìn)行有效的頂板管理，避免因排頭/排尾與正規(guī)架之間出現(xiàn)的漏煤問題而對正常作業(yè)產(chǎn)生影響，對其進(jìn)行有效的上網(wǎng)操作。

排頭三角區(qū): 沿著正規(guī)架和排頭架與作業(yè)面相平行的方向來設(shè)置經(jīng)緯網(wǎng)。金屬網(wǎng)的長邊來設(shè)置對接，短邊的搭接應(yīng)當(dāng)大于500 mm，聯(lián)兩行，各個孔之間相連接。

排尾三角區(qū): 沿著正規(guī)架和排頭架與作業(yè)面相平行的方向來設(shè)置柔性網(wǎng)。其類型為JDPET450×450MS，規(guī)格為18 m×9 m。

4.1 排尾三角區(qū)鋪設(shè)柔性網(wǎng)作業(yè)方法

1）在進(jìn)行鋪網(wǎng)之前，分別將絞盤安裝在正規(guī)架和排尾架上，同時在各個絞盤上配置相應(yīng)的鋼絲繩。

2）柔性網(wǎng)在運輸?shù)綑C尾之后，開始設(shè)置柔性網(wǎng)。在鋪網(wǎng)之前應(yīng)當(dāng)確保支架梁下方設(shè)置兩趟金屬網(wǎng)，從機頭一側(cè)開始，金屬網(wǎng)與柔性網(wǎng)保持300 mm 的搭接，使用10 號鉛絲來進(jìn)行連接，各孔之間相連接，在金屬網(wǎng)與柔性網(wǎng)之間聯(lián)兩道，保持300 mm 的距離。各個柔性網(wǎng)之間保持300 mm 的搭接，使用10號鉛絲在兩個網(wǎng)的網(wǎng)邊聯(lián)兩道，各孔之間相連接。

3）在將柔性網(wǎng)進(jìn)行展開之前應(yīng)當(dāng)保證網(wǎng)片保持正確的放置方向。對網(wǎng)片進(jìn)行詳細(xì)檢查，判斷其是否存在扭曲，開始一端的鋼絲繩應(yīng)當(dāng)操持明確的長度。

4）將絞盤內(nèi)的鋼絲繩進(jìn)行放出，穿過網(wǎng)片的下部，將其與前梁下方的金屬網(wǎng)相連接，且應(yīng)當(dāng)與梁端保持100 mm 的距離，利用勾頭+10 號鉛絲來逐步將各個絞盤內(nèi)的鋼絲繩連接到金屬網(wǎng)上，并且要擰成3 股橫筋。

5）完成鋪網(wǎng)作業(yè)之后，及時將機導(dǎo)內(nèi)的員工撤出，將護(hù)幫板收回，人為操控絞盤來回收鋼絲繩，促使網(wǎng)片得以收回，啟動機組，開始割煤作業(yè)。

6）在展開柔性網(wǎng)之后，逐步推動支架，在完成推動之后，人工操作絞盤，及時收起柔性網(wǎng)，同時推出逼幫板。如此以往進(jìn)行循環(huán)。

4.2 排尾三角區(qū)鋪設(shè)柔性網(wǎng)的注意事項

1）在前溜內(nèi)若柔性網(wǎng)運行時，應(yīng)安排特定人員來對其進(jìn)行追蹤，一旦出現(xiàn)異常，應(yīng)立即停機閉鎖，采取有效措施來進(jìn)行處理，才可以開溜輸送柔性網(wǎng)。

2）在進(jìn)行鋪網(wǎng)操作之前，首先需要對作業(yè)范圍內(nèi)發(fā)生的頂幫問題進(jìn)行觀察，必要之時可以采用相應(yīng)的設(shè)施來進(jìn)行逼幫；在鋪網(wǎng)的時候應(yīng)安排特定人員監(jiān)管閉鎖，作業(yè)范圍內(nèi)前后十組支架應(yīng)禁止操作。

3）在實施操作之前，對絞盤、鋼絲繩等部件的完好狀況進(jìn)行詳細(xì)檢查，在確保不存在受損問題的前提下才可以開機。

4）在柔性網(wǎng)進(jìn)行下部割煤的時候，相應(yīng)的司機必須嚴(yán)格遵照要求進(jìn)行操作，安排特定人員來監(jiān)管滾筒的運行狀況，禁止?jié)L筒出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)掛網(wǎng)。

5）在移架之前，必須要確保柔性網(wǎng)保持1 m 以上的展開長度，避免絞盤鋼絲因支架遷移而受到相應(yīng)的作用力，從而避免絞盤或鋼絲繩受到損壞。

6）刮板運輸機內(nèi)在進(jìn)行人工裝網(wǎng)操作時，必須停止運行、閉鎖，安排專業(yè)人員來看守閉鎖。