黃山煤業(yè)特殊地質(zhì)條件15101 采煤面收尾施工方案

梁國棟 李忠華

（中煤第五建設(shè)有限公司第一工程處，江蘇 徐州 221006）

黃山煤業(yè)有限公司15101 首采面回采期間，采用一次采全高支架，經(jīng)過一段時(shí)間回采，15#煤頂板（1.41 m 黃泥頂）極難控制，經(jīng)常出現(xiàn)架前漏冒，且遇水泥化，極難篩選，影響煤質(zhì)。經(jīng)研究決定更換一次采全高支架改為留部分頂煤的小支架，要求對(duì)原工作面進(jìn)行收尾，撤出原有“三機(jī)”。由于黃山煤業(yè)井下特殊的地質(zhì)條件，15#煤頂板極其不穩(wěn)定，采用常規(guī)回撤方法無法確保實(shí)現(xiàn)安全回撤。

1 工程概況

15#煤層平均厚度4.45 m，煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，含夾矸，傾角0～11°。偽頂：0～1.41 m 厚，碳質(zhì)泥巖，局部相變?yōu)辄S泥層；無直接頂；基本頂：5.45～8.15 m 厚，K2 灰?guī)r。直接頂及基本頂裂隙極其發(fā)育，隨采隨落，經(jīng)常在架前漏冒。

15101 采煤工作面位于一采區(qū)，可采長(zhǎng)度1205 m，面寬240 m。設(shè)備配備： MG600/1505-WD 型電牽引采煤機(jī)；ZZ11000/24/50D 型液壓支架，共139 架，其中機(jī)頭架和過渡架共6 架；刮板輸送機(jī)均選用SGZ960/2×525 型。

2 采面收尾施工方法

2.1 回撤前采煤工作面狀態(tài)調(diào)整

局部地段采高較大、機(jī)頭段頂板破碎、工作面運(yùn)輸機(jī)不平，無法進(jìn)行上網(wǎng)，預(yù)計(jì)需向前推進(jìn)5 m調(diào)整工作面。

調(diào)整要求：工作面調(diào)整至運(yùn)輸機(jī)平緩過渡，嚴(yán)禁出現(xiàn)臺(tái)階，確保運(yùn)輸機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行。調(diào)整支架仰角，保證工作面所有支架上仰5～7°，運(yùn)輸機(jī)橫向水平，保證兩巷平行推進(jìn)，并逐漸降低采高，采高控制在3.5 m 左右。

2.2 上網(wǎng)上繩施工

1～130#支架段分層人工風(fēng)鎬刷掘小巷，鋪雙層金屬網(wǎng)、上繩，工作面整體上網(wǎng)長(zhǎng)度15 m，鋼絲繩排距0.8 m，鋼絲繩布置不少于16 根。

2.2.1 鋪聯(lián)網(wǎng)

液壓支架打出前探梁和護(hù)幫板，開始進(jìn)行初次上網(wǎng)。工作面液壓支架上菱形網(wǎng)，端頭、尾必須將菱形網(wǎng)置入超前內(nèi)，并與巷道外幫網(wǎng)拉緊掛好，網(wǎng)與網(wǎng)壓茬搭接100 mm，網(wǎng)片連接使用16#鐵絲，每100 mm 連接一道，雙絲三扣綁扎擰緊鎖邊。先將該區(qū)段內(nèi)割煤并打出前探梁、護(hù)幫板，機(jī)組停至機(jī)尾開始初次上網(wǎng)，每三組液壓支架上一根廢舊2 寸水管，將菱形網(wǎng)對(duì)折后掛在水管上部，并用10#鐵絲固定，然后將菱形網(wǎng)長(zhǎng)邊100 mm 相連，作為引網(wǎng)。上第一趟網(wǎng)前，先將液壓支架上部浮矸清理干凈，保證上網(wǎng)質(zhì)量。

引網(wǎng)下部直接聯(lián)雙網(wǎng)，人員站在刮板輸送機(jī)內(nèi)聯(lián)網(wǎng)（刮板輸送機(jī)、采煤機(jī)必須停電閉鎖）。長(zhǎng)邊搭接100 mm，短邊搭接100 mm，每100 mm 連接一道，采用雙絲三扣，擰緊鎖邊，雙層網(wǎng)一直鋪到液壓支架后垮落巖石壓住網(wǎng)片1 m。

2.2.2 上鋼絲繩

在掘進(jìn)巷道期間，將鋼絲繩直接固定在頂網(wǎng)上部。第一趟鋼絲繩距離第一次擴(kuò)掘工作面?zhèn)染W(wǎng)邊3 m 位置開始鋪設(shè)，平行于工作面，用于與機(jī)尾側(cè)鋼絲繩連接。然后每800 mm 間距鋪設(shè)一趟鋼絲繩，共上16 趟，鋼絲繩為Ф32 mm。

鋪設(shè)方法：待每次工作面掘進(jìn)完成后，將鋼絲繩平行于工作面拉直，聯(lián)到頂部網(wǎng)片上部，間距800 mm。鋼絲繩與金屬網(wǎng)每隔300 mm 聯(lián)一孔，每孔雙絲三扣。

上繩要求：鋼絲繩隨頂網(wǎng)一起上至液壓支架上部，保證收尾結(jié)束時(shí)，液壓支架頂梁上6 趟，掩護(hù)梁上5 趟。鋼絲繩要穿過機(jī)頭過渡架，與運(yùn)輸、回風(fēng)順槽頂網(wǎng)和外幫網(wǎng)連接牢固，繩頭固定在巷道最外側(cè)錨桿（索）上部。

2.3 架前出架通道施工

當(dāng)液壓支架后網(wǎng)片壓至老空側(cè)1 m 后，液壓支架停止移動(dòng)，前部擴(kuò)掘?qū)?.6 m、高3.5 m、長(zhǎng)240 m 撤架通道。出架通道使用人工風(fēng)鎬擴(kuò)掘，人工清煤至運(yùn)輸機(jī)，經(jīng)轉(zhuǎn)載機(jī)、皮帶運(yùn)出。風(fēng)鎬由上至下刷掘，刷掘夠一根工字鋼梁距離后停止刷掘，進(jìn)行敲幫問頂，確認(rèn)安全后進(jìn)行永久支護(hù)。

2.3.1 出架通道施工步驟

（1）液壓支架停止移動(dòng)后，將液壓支架與刮板輸送機(jī)連接銷摘開并保存好。

（2）每隔10～15 架在頂板條件相對(duì)較好地點(diǎn)垂直煤壁開口施工小巷，現(xiàn)場(chǎng)最多同時(shí)施工三個(gè)點(diǎn)。先擴(kuò)掘垂直小巷，垂直小巷規(guī)格：深度3.8 m、寬度2 m、高度2～2.5 m。如圖1 所示。

圖1 15101 工作面出架通道擴(kuò)掘平面布置示意圖

（3）在垂直小巷兩側(cè)擴(kuò)掘出架通道上部：深度3.8 m，高度2～2.5 m。擴(kuò)掘完成后對(duì)下部清掃底煤，采用人工風(fēng)鎬刷掘，清掃底煤保證出架通道高度達(dá)到3.5 m。如圖2、圖3 所示。

圖2 出架通道工字鋼梁斷面布置示意圖

（4）清掃底煤期間對(duì)出架通道支護(hù)工字鋼梁進(jìn)行替柱支護(hù)，保證在清掃底煤期間出架通道工字鋼梁有效支護(hù)頂板。如圖4 所示。

2.3.2 出架通道設(shè)計(jì)支護(hù)

出架通道頂板采用單體+工字鋼梁+2 層菱形網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)，煤壁采用錨桿+菱形網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)。若頂板破碎松散、壓力大時(shí)，則工字鋼梁支護(hù)適當(dāng)加密。

2.3.2.1 出架通道臨時(shí)支護(hù)

（1）支護(hù)形式：頂部采用戴帽點(diǎn)柱挑梁+背板+網(wǎng)片支護(hù)，幫部采用錨網(wǎng)支護(hù)。

（2）支護(hù)材料：點(diǎn)柱采用DW-25 液壓?jiǎn)误w支柱2 根，柱帽采用高強(qiáng)聚酯纖維鞋Φ300 mm。

圖3 出架通道工字鋼梁平面布置示意圖

圖4 出架通道工字鋼梁支架側(cè)挑棚支護(hù)斷面布置示意圖

（3）支護(hù)方法：人工刷掘斷面高度1.5 m 時(shí)進(jìn)行鋪設(shè)頂網(wǎng)，打設(shè)2 根戴帽點(diǎn)柱托起網(wǎng)片進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)，隨巷道斷面刷掘高度增加，及時(shí)對(duì)液壓?jiǎn)误w進(jìn)行補(bǔ)液，增加或更換支護(hù)點(diǎn)柱，滿足支護(hù)高度要求。

2.3.2.2 出架通道永久支護(hù)及布置方式

幫部錨桿選用Φ20 mm×2400 mm 高強(qiáng)度螺紋鋼筋錨桿，間排距800 mm×800 mm。

頂部采用戴帽點(diǎn)柱挑梁+背板+網(wǎng)片支護(hù)。工字鋼梁采用礦用11#工字鋼，垂直小巷使用長(zhǎng)度為2000 mm，出架通道使用長(zhǎng)度為4000 mm；木背板采用1200 mm×120 mm×50 mm；在每架液壓支架上方布置3 根工字鋼梁（頂板破碎、壓力較大地段，每架支架上方布置4 根工字鋼梁，以現(xiàn)場(chǎng)情況足夠支撐頂板而定），工字鋼梁與順槽方向平行，工字鋼梁要與頂板接頂嚴(yán)實(shí)。工字鋼梁間距0.6 m。

液壓?jiǎn)误w：DW-45；柱鞋規(guī)格：Φ300 mm 高強(qiáng)樹脂鞋。網(wǎng)片敷設(shè)雙層，搭接長(zhǎng)度100 mm，采用16#雙股鐵絲連接，每100 mm 連接一道，雙絲三扣。

2.3.2.3 二次下部清掃底煤挑棚支護(hù)

（1）人工風(fēng)鎬清掃支架側(cè)底煤后在工字鋼梁中部支設(shè)一根DW-45 液壓?jiǎn)误w；

（2）人工風(fēng)鎬將煤壁側(cè)底煤清掃后，將原煤壁側(cè)支護(hù)DW-25 液壓?jiǎn)误w更換為DW-45 液壓?jiǎn)误w；

（3）在支架前梁距離0.4 m 處對(duì)工字鋼梁進(jìn)行π 型鋼梁挑棚支護(hù)；

（4）在出架通道擴(kuò)掘完成后，距煤壁側(cè)0.3 m進(jìn)行π 型鋼梁挑棚支護(hù)；

（5）挑棚π 型鋼梁使用一梁四柱。

2.4 注漿加固及冒落區(qū)充填

施工架前小巷和出架通道期間，因頂板為黃泥頂無法對(duì)頂板注漿，則采用對(duì)煤壁面煤體進(jìn)行注漿，注瑪麗散進(jìn)行加固煤壁。另外，對(duì)高冒區(qū)處理，架前冒落區(qū)接頂背實(shí)后，再注美固367 進(jìn)行充填，有效防止頂板二次冒落，對(duì)頂板維護(hù)起到一定作用。

架前通道施工完畢，具備設(shè)備回撤條件。

3 結(jié)語

在頂板極其破碎的特殊地質(zhì)條件下，收尾回撤通道既不能采用錨桿錨索支護(hù)，又不能使用采煤機(jī)進(jìn)行切割推進(jìn)，確定采用分層人工刷掘小巷，采用單體支柱+工字鋼梁+注漿加固及充填方法。

采用以上方法，歷時(shí)120 d，15101 采面上網(wǎng)上繩、架前回撤通道人工刷掘收尾完成，用1 個(gè)月的時(shí)間完成了采面“三機(jī)”安全回撤。實(shí)踐證明，在頂板破碎特殊地質(zhì)條件下，采用人工刷掘架前通道，采用單體+鋼梁+雙層金屬網(wǎng)支護(hù)方式，實(shí)現(xiàn)短掘短支，可以有效控制架前頂板冒漏。通過這次15101 采面成功收尾回撤，也為其他有類似地質(zhì)條件的礦井提供可借鑒經(jīng)驗(yàn)。