綜采工作面回撤通道頂板支護(hù)技術(shù)

申 濤

(陜西陜煤黃陵礦業(yè)有限公司一號煤礦，陜西 延安 727307)

0 引言

近年來，黃陵礦業(yè)一號煤礦綜采工作面安裝、回撤工作頻繁。綜采工作面回撤前，必須施工合格的回撤通道。目前，該礦一般采用“錨桿+錨索+單層菱形鐵絲網(wǎng)+T型鋼帶”聯(lián)合支護(hù)回撤通道頂板。通過近年來的實(shí)踐、使用，該工藝已經(jīng)被成熟使用，能夠滿足該礦所有工作面回撤工作的需求。

在往常施工T型鋼帶時，一般采用T型鋼帶與回撤通道方向呈十字交叉的支護(hù)方式(以下統(tǒng)稱為“橫向梁”支護(hù))，其布置繁瑣、施工環(huán)節(jié)復(fù)雜，職工勞動強(qiáng)度大，極大地制約了回撤通道安全、快速施工。通過在620工作面和1006工作面回撤通道采用T型鋼帶布置方向與回撤通道走向方向相同的支護(hù)方式(以下統(tǒng)稱為“縱向梁”支護(hù))，其布置簡單，施工便捷，能夠及時支護(hù)頂板，保證了回撤工作的安全順利進(jìn)行，為綜采工作面擴(kuò)幫支護(hù)施工打開了一條全新思路，為全礦巷道支護(hù)布置展現(xiàn)了一條新的途徑。

1 概況

黃陵礦業(yè)一號煤礦礦井采用“平硐+斜井”聯(lián)合開拓方式，2號煤層為唯一可采煤層，煤層厚度為0.8～4.69 m，平均厚度2.18 m，傾角0～5°，結(jié)構(gòu)簡單，全區(qū)分布。2號煤層偽頂以薄層狀灰黑色泥巖、砂質(zhì)泥巖為主，常隨采隨落；直接頂板以深灰色砂質(zhì)泥巖及泥巖為主，厚度0～19.79 m，一般為9 m，屬中等穩(wěn)定-不穩(wěn)定的易冒落頂板；老頂為灰白色顆粒石英砂巖，致密堅(jiān)硬，厚度0～20 m，一般為10 m，為中等堅(jiān)固-堅(jiān)固巖石，屬穩(wěn)定-中等穩(wěn)定的不易冒落頂板。

目前，該礦六盤區(qū)和十盤區(qū)為生產(chǎn)盤區(qū)，八盤區(qū)為準(zhǔn)備盤區(qū)。六盤區(qū)位于北二大巷兩側(cè)，布置有625綜采工作面。十盤區(qū)位于六盤區(qū)東側(cè)，布置有1006綜采工作面，形成了“一井兩區(qū)，一區(qū)一面”的生產(chǎn)布局。

2 回撤通道支護(hù)布置方式

結(jié)合一號煤礦近年來所使用的液壓支架類型，綜采工作面回撤通道一般需要施工4 m或4.2 m的寬度，方能滿足液壓支架的回撤需求。該礦回撤通道一般采用“錨桿+錨索+單層菱形鐵絲網(wǎng)+T型鋼帶”的支護(hù)方式，較好地解決了頂板的安全管理問題。

2.1 “橫向梁”支護(hù)方式

距支架前梁400 mm處施工一排單錨索，間距為1.6 m，每根消耗L=700 mm樹脂3節(jié)，采用規(guī)格為φ17.8 mm×8 300 mm的鋼絞線，配套L=400 mm槽鋼托板；距回撤通道煤壁400 mm施工一排錨桿，錨桿為φ20 mm×2 100 mm金屬錨桿，間距1.6 m，每根錨桿消耗L=350 mm樹脂2節(jié)；T型鋼帶長1.6 m，一梁兩索，排距1.6 m，2根錨索梁并在一起支護(hù)，另在錨桿與單錨索之間支護(hù)一根T型鋼帶，均采用φ17.8 mm×8 300 mm鋼絞線，錨深8 m，每孔消耗L=700 mm樹脂3節(jié)；頂部掛單層菱形網(wǎng)，網(wǎng)長10 m，寬1.2 m，長邊搭接200 mm，短邊搭接500 mm，搭接處用雙股14#鐵絲扭結(jié)，扭結(jié)不少于3圈，每米扭結(jié)點(diǎn)不少于3處，上下網(wǎng)長邊通連，短邊連雙排；回撤通道中部195 m范圍擴(kuò)幫后，頂板采用“錨桿+錨索+T型鋼帶+單層菱形網(wǎng)”聯(lián)合支護(hù)。距支架前梁400 mm施工一排單錨索，間距2.4 m，每根消耗L=700 mm樹脂3節(jié)，采用φ17.8 mm×8 300 mm鋼絞線，配套L=400 mm槽鋼托板；距回撤通道煤壁400 mm施工一排錨桿，錨桿為φ20 mm×2 100 mm金屬錨桿，間距2.4 m，每根錨桿消耗L=350 mm樹脂2節(jié)；T型鋼帶長1.6 m，一梁兩索，排距2.4 m，2根鋼帶并在一起支護(hù)，另在錨桿與單錨索之間支護(hù)一根T型鋼帶，均采用φ17.8 mm×8 300 mm鋼絞線，錨深8 m，每孔消耗L=700 mm樹脂3節(jié)；頂部掛單層菱形網(wǎng)，網(wǎng)長10 m，寬1.2 m，長邊搭接200 mm，短邊搭接500 mm，搭接處用雙股14#鐵絲扭結(jié)，扭結(jié)不少于3圈，每米扭結(jié)點(diǎn)不少于3處，上下網(wǎng)長邊通連，短邊連雙排。在閉采擴(kuò)幫時如遇頂板破碎、壓力大等情況，須將距支架前梁400 mm錨桿支護(hù)變更為錨索支護(hù)，數(shù)量以實(shí)際發(fā)生量為準(zhǔn)。如圖1所示。

圖1 橫向梁支護(hù)方式Fig.1 Support mode of transverse beam

2.2 縱向梁支護(hù)方式

距支架前梁400 mm、1 400 mm、2 400 mm和3 500 mm各施工一排錨索梁，第1排、第2排、第3排錨索梁排距為1 000 mm，第3排與第4排之間排距為1 100 mm，每排錨索梁之間間距為1 000 mm，排與排之間錨索呈菱形布置，錨索梁均采用T140型鋼帶加工，梁長4.2 m，一梁三索，錨索均采用φ17.8 mm×8 300 mm鋼絞線，每根錨索消耗L=700 mm樹脂3節(jié)；頂部掛單層菱形網(wǎng)，網(wǎng)長10 m，寬1.2 m，長邊搭接200 mm，短邊搭接500 mm，搭接處用雙股14#鐵絲扭結(jié)，扭結(jié)不少于3圈，每米扭結(jié)點(diǎn)不少于3處，上下網(wǎng)長邊通連，短邊連雙排；在兩端頭的錨索梁根據(jù)現(xiàn)場情況盡量與順槽錨索梁并在一起施工。如圖2所示。

圖2 縱向梁支護(hù)方式Fig.2 Support mode of longitudinal beam

3 實(shí)際使用的支護(hù)方式

一號煤礦現(xiàn)使用的采煤機(jī)滾筒截深0.8 m，停止拉移支架后，設(shè)計(jì)每次割煤截深1 m。

3.1 “橫向梁”支護(hù)方式

“橫向梁”支護(hù)強(qiáng)度相對較大，施工較為復(fù)雜。同時，職工勞動強(qiáng)度較大。由于該支護(hù)方式采用長度為1.6 m的T型鋼帶，每割完一刀煤，支護(hù)時所預(yù)留的頂板不足以支護(hù)一根T型鋼帶，必須等待下一刀煤割完后，方可對T型鋼帶進(jìn)行支護(hù)、張緊。

3.2 “縱向梁”支護(hù)方式

“縱向梁”支護(hù)布置簡單，施工方便，每次割完煤后能保證T型鋼帶的及時支護(hù)。同時，職工勞動強(qiáng)度較小。由于該T型鋼帶長度為4.2 m，施工時鋼帶容易歪斜，影響整體支護(hù)效果，支護(hù)該T型鋼帶時必須先施工中間錨索孔，才能保證T型鋼帶施工的平直、美觀。同時，由于該鋼帶尺寸較長，人力運(yùn)輸時必須做好安全確認(rèn)。

3.3 “橫向梁”支護(hù)方式優(yōu)化

優(yōu)化原因：由于該礦在施工805工作面回撤通道時頂板預(yù)留煤厚度為1.0～1.8 m左右，為避免回撤期間頂煤冒落，對原“橫向梁”支護(hù)方式進(jìn)行了優(yōu)化，即采用頂板鋪設(shè)雙層金屬網(wǎng)和縮短支護(hù)間距的方法，針對性的解決了可能存在的頂煤冒落現(xiàn)象。

優(yōu)化方法：①距停采位置4.8 m處沿工作面方向施工一排錨索，間距1.5 m，錨索布置在架間空隙中，與前方頂板成75°夾角，采用規(guī)格為φ17.8 mm×8 300 mm鋼絞線，錨深8 m，每孔消耗L=700 mm樹脂3節(jié)。②回撤通道機(jī)頭、機(jī)尾各20 m范圍頂板加強(qiáng)支護(hù)，擴(kuò)幫后頂板采用“錨桿+錨索+錨索梁+雙層菱形網(wǎng)”聯(lián)合支護(hù)。距支架前梁400 mm施工一排單錨索，間距1.6 m，采用φ17.8 mm×8 300 mm鋼絞線，錨深8 m，每根錨索消耗L=700 mm樹脂3節(jié)；錨索梁長1.6 m，一梁兩索，排距1.6 m，2根錨索梁并在一起支護(hù)；距煤壁400 mm交替支護(hù)一排錨桿、錨索，錨索采用φ17.8 mm×4 300 mm鋼絞線，錨桿為φ20 mm×2 100 mm金屬錨桿，間距1.6 m，單錨索與前方頂板成75°夾角；另在煤壁側(cè)錨桿、錨索與單錨索之間支護(hù)一根1.6 m錨索梁，均采用規(guī)格為φ17.8 mm×8 300 mm鋼絞線，錨深8 m，每孔消耗L=700 mm樹脂3節(jié)；頂部掛單層菱形網(wǎng)，網(wǎng)長10 m，寬1.2 m，長邊搭接200 mm，短邊搭接500 mm，搭接處用雙股14#鐵絲扭結(jié)，扭結(jié)不少于3圈，每米扭結(jié)點(diǎn)不少于3處，上下網(wǎng)長邊通連，短邊連雙排。③回撤通道中部195 m范圍擴(kuò)幫后，頂板采用“錨桿+錨索+錨索梁+單層菱形網(wǎng)”聯(lián)合支護(hù)。距支架前梁400 mm施工一排單錨索，間距2 m，采用φ17.8 mm×8 300 mm鋼絞線，錨深8 m，每根錨索消耗L=700 mm樹脂3節(jié)；錨索梁長1.6 m，一梁兩索，排距2 m，2根錨索梁并在一起支護(hù)；距煤壁400 mm交替支護(hù)一排錨桿、錨索，錨索采用φ17.8 mm×4 300 mm鋼絞線，單錨索與前方頂板成75°夾角，錨桿為φ20 mm×2 100 mm金屬錨桿，間距2 m；另在煤壁側(cè)錨桿、錨索與單錨索之間支護(hù)一根1.6 m錨索梁，均采用φ17.8 mm×8 300 mm鋼絞線，錨深8 m，每孔消耗L=700 mm樹脂3節(jié)；頂部掛單層菱形網(wǎng)，網(wǎng)長10 m，寬1.2 m，長邊搭接200 mm，短邊搭接500 mm，搭接處用雙股14#鐵絲扭結(jié)，扭結(jié)不少于3圈，每米扭結(jié)點(diǎn)不少于3處，上下網(wǎng)長邊通連，短邊連雙排。

4 結(jié)語

頂板事故為煤礦“五大自然災(zāi)害”之一，極大程度地制約著煤礦企業(yè)安全高效發(fā)展。在一號煤礦日趨復(fù)雜的井下開采環(huán)境下，做好頂板安全管理至關(guān)重要。綜采工作面回撤工作是礦井安全管理的焦點(diǎn)，回撤通道頂板支護(hù)施工必然成為頂板管理的關(guān)鍵所在。在采煤工作面巷道頂板管理中，唯有充分兼取“橫向梁”與“縱向梁”的優(yōu)點(diǎn)，方能更好避免頂板管理帶來的隱患，保證生產(chǎn)礦井工作面的可正常接續(xù)。