大傾角綜采工作面特殊條件下頂板管理技術

韓新明

工作面基本情況:全年回采了一個首采面5上-103綜采工作面可采儲量45萬t,第二個回采面5上-104綜采工作面可采儲量25萬t,第三個回采面5上-105綜采工作面11月下旬安裝完成預計回采10萬 t,三個面均為大傾角綜采面,傾角18°～35°,工作面構造多,每平方千米斷層103條,最大落差7.5m,多數斷層落差大于2m,給回采工作造成影響,特別是在遇空巷、斷層和靠架等特殊條件下頂板管理困難大,容易造成冒頂事故。以上三面切巷長155m,煤層厚2.3 m～2.6m,正副巷沿5上煤層掘進,凈寬3.5m,采用錨網梁錨鎖聯合支護控制頂板。工作面選用ZY3200/14/28型支架、MGTX250/600-1.1D型雙滾筒電牽引采煤,SGZ-764/630型可彎曲刮板輸送機,順槽采用一部SGB-150T型轉載輸送機和一部SJ-1000型膠帶輸送機運煤。

1 大傾角綜采面過空巷頂板管理技術優化與應用

大傾角綜采面過空巷頂板管理技術:5上-103,5上-104綜采面各有原礦井兩條老采巷道需要通過、該老采巷道與工作面平交巷的兩條、立交巷兩條,平交巷位于5上煤層、立交巷位于5煤層,平交巷采用錨網梁及錨索支護,錨桿采用φ 20mm×2000mm的左旋高強螺紋錨桿,間距為800mm,排距900mm,原巷道寬3.5m,錨桿“五、五”布置,錨索采用φ 15.24 mm的7股低松弛鋼絞線,長8.3m,孔深 8m,外露0.3m,錨索安裝采用2卷Z2388與 2卷CK2340樹脂錨固劑錨固,托板為500mm×500mm×10mm(長×寬×厚)鋼板,“二、二”布置,間距3m,排距3 m;斷層處錨索“三、三”布置,間距1.5m,排距3.0m,并保證錨索預緊力達到35 MPa。立交巷采用木垛密集支護,工作面推進至預定位置5 m范圍,用3 m鉆桿超前探巷,發現空巷需采取如下措施,每次割煤前向空巷頂板施工爆眼,深度 1.0m,垂直夾角 60°,裝藥量400g,一次爆破3個眼,直至將空巷填滿,確保支架、溜子、機組安全通過。5上-103,104綜采面四條老采空巷都順利通過,沒有給生產造成影響。

2 大傾角綜采面靠架頂板管理技術優化與應用

大傾角綜采面靠架頂板管理技術:5上-105綜采工作面90m切巷推進20m后與機尾60m繞巷對接,繞巷中40個支架需向機頭方向移3.4m,與60號支架對接。靠架前準備工作對接處上端頭支護,改為單體支柱并戴1.2 m短π梁支護,柱距1m,排距1m,保證支柱初撐力 6.5 MPa,嚴禁使用漏液支柱,支柱、小梁采取防倒措施,便于靠架時替換。工作面準備6根3.6 m π梁回柱,20根單體支柱。靠架工藝:維護頂板→浮煤清理→調立柱加長桿降架→使用單體支柱靠架→到位后調立柱加長桿升架切巷頂板采用錨網梁錨鎖支護,由于切巷有三條斷層,靠架前需檢查頂板支護情況,發現變化使用步3.6 mπ梁支設對梁邁步支護,一梁三柱,對梁距1 m、柱距1m,支柱有防倒措施。靠架前需把浮煤清理干凈,放到老山側不影響靠架。頂板維護好后開始調立柱加長桿降架,使用導管法或支柱法操作,檢查支架的完好情況,發現問題及時處理。使用單體支柱靠架時,由一名代班長負責,兩名支架工,三名端頭工操作,人員不準站在支架的下方,防止倒架傷人。支柱必須放穩,支點可靠,防止滑脫傷人。升柱時先慢供液,均勻緩慢升柱。遇頂板破碎需來回替柱操作,保證支架順利前移。調整立柱加長桿注意事項,優先采用導管法調節,調節時,另一根立柱升緊。若用單體支柱在支架頂梁上垂直支設,柱頭固定在頂梁焊接槽內,使用溜子大鏈拴柱(在手把),操作時先慢升,吃勁后升緊,注意支柱滑脫,操作時使其他無關人員離開,相鄰的支架必須升緊。工作面靠架注意事項,先從61號支架往機頭方向靠架,必要時采用單體支柱扶架,支柱支設牢固,操作時必須用大鏈拴柱,防止滑脫傷人,支架下方、前方嚴禁有人,防止倒架傷人。5上-105綜采工作面42個支架安全順利完成靠架工作。

3 大傾角綜采面過斷層頂板管理技術

大傾角綜采面過斷層頂板管理技術:5上-103,104綜采工作面推進中揭露大大小小斷層45條,落差大于 H=2.5 m的正斷層有20條,最大斷層 H=6.5 m并且多形成地塹構造,給安全生產造成影響。

采用放振動炮,機組掃矸過斷層方法,斷層上盤放振動炮斜挑三角頂,斷層下盤處需及時托三角頂煤。斷層面煤巖交面難以留設頂煤,可提前打錨桿維護,使用φ 20×2000高強錨桿錨網梁全錨支護,錨桿間距0.8m,排距0.6m,保證托煤效果。保證采高:采高控制在2.3 m～2.5 m范圍,嚴禁超高或太低,機組司機掌握好采高,煤壁松軟片幫,只準掃底刀通過,片幫深度超過0.6 m必須等待超前拉架后,機組才能通過。隨著斷層向機頭方向移動,及時調整工作面的采高,保證斷層的正常過渡,保證溜子平、直過渡。斷層頂板破碎采用超前拉架,保證及時支護頂板,防止漏矸,防止冒頂事故發生,必要時支架護幫板恢復,并及時打開使用。采用帶壓移架,支架移過后,要調整好支架平衡油缸,保證支架頂梁與頂板接實。出現漏頂、冒頂現象,要用板梁、道木“井”字形構頂,確保支架初撐力達25 MPa。

4 問題與建議

隨著大傾角采煤中工作面頂板管理技術的成熟,木瓜山煤礦下一步將著手進行大傾角放頂煤的研究,為2010年大傾角放頂煤奠定基礎。

[1]顧文卿.煤礦礦井支護新技術與支護設計計算及支護產品選型設計、維護實用手冊[M].北京:中國煤炭工業出版社,2007.

[2]張榮立,何國緯,李 鐸.采礦工程設計手冊[M].北京:煤炭工業出版社,2006.