綜放孤島工作面巷道圍巖控制技術(shù)研究

摘 要：對綜放孤島工作面回采過程中巷道變形破壞進(jìn)行分析，根據(jù)分析結(jié)果，從加強超前支護(hù)強度、改進(jìn)設(shè)備控制巷道頂板、巷道頂板及巷幫補強錨索和控制回采巷道斷面四方面控制巷道變形。解決了綜放孤島工作面因跳采而引起的巷道圍巖控制問題，實現(xiàn)了該礦井的安全高效生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：綜放孤島工作面；礦山壓力；圍巖控制

引言

煤礦開采過程中，因采掘銜接，或避開工作面采動對相鄰工作面順槽圍巖的影響，工作面開采順序采用跳采，從而產(chǎn)生了孤島工作面。孤島工作面處于應(yīng)力集中區(qū)，礦山壓力顯現(xiàn)明顯，巷道維護(hù)困難，嚴(yán)重制約著煤礦的安全高效開采。因此，進(jìn)行綜放孤島回采工作面巷道圍巖控制技術(shù)研究，是實現(xiàn)礦井安全高效生產(chǎn)的基礎(chǔ)。

1 工作面概況

唐安煤礦位于高平市西南部，礦井生產(chǎn)能力1.50Mt/a，主采3#煤層，平均厚度6.0m，3號煤層基本頂為中粒砂巖，厚15.13m，直接頂為泥巖，厚2.04m，直接底為泥巖、細(xì)粉砂巖與泥巖互層，厚為6.77m；圍巖層理發(fā)育。

3403綜放孤島工作面位于七五二水平四盤區(qū)，東為3404全采空區(qū)，西為3402工作面采空區(qū)，南為四盤區(qū)專用回風(fēng)大巷、軌道運輸大巷和皮帶運輸大巷，北為實體煤，煤層埋深平均250m，工作面長度176m，推進(jìn)長度1115m。 3403工作面回采至3402及3404工作面采空區(qū)段，工作面應(yīng)力集中明顯，圍巖變形嚴(yán)重，直接威脅巷道安全。

2 綜放孤島工作面回采巷道變形破壞特征

綜放孤島工作面變形破壞原因存在地域性差別。3403工作面進(jìn)、回風(fēng)巷采用液壓柱加木板梁超前30m支護(hù)，推進(jìn)距離距切眼80m處時，礦山壓力明顯增強，超前支護(hù)內(nèi)液壓單體柱支護(hù)受到了影響，出現(xiàn)液壓單體柱變形、壓折現(xiàn)象，端頭回柱困難，移動時間過長，造成綜放回采工作面施工困難，施工人員勞動強度大；隨著礦山壓力的增大，錨桿、錨索出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象，安全隱患極大；工作面進(jìn)入應(yīng)力集中區(qū)，巷道斷面急劇變小，工作面通風(fēng)困難，瓦斯涌出量異常，造成現(xiàn)場作業(yè)人員施工環(huán)境極差。綜上所述，3403工作面巷道幫鼓和底鼓嚴(yán)重，液壓單體支柱最大鉆底接近1000mm，鉆底嚴(yán)重。變形情況如圖1所示。

3 控制技術(shù)

根據(jù)上述破壞特征，綜合分析對該區(qū)域的合理開采方案進(jìn)行研究，采取如下相應(yīng)技術(shù)措施：

3.1 加強超前支護(hù)強度

3403工作面采取加長超前支護(hù)距離，從而加強支護(hù)強度，具體如下，由原來超前支護(hù)30m加長至110m，液壓單體柱柱冒由原來木板梁改為∏型鋼梁；原來液壓單體柱850mm間距調(diào)整為小于或等于600mm的間距。在巷道頂板破碎的情況下，還采取了縮小排距密度，實現(xiàn)一梁三柱加強頂板支護(hù)。對于工作面的進(jìn)、回風(fēng)巷兩個出口，則采用兩根長3800mm∏型鋼梁分別平行與過渡架前梁和尾梁進(jìn)行抬棚加液壓單體柱加強支護(hù)，兩根∏型鋼梁交替邁步前移，加強安全出口頂板支護(hù)。

3.2 改進(jìn)設(shè)備控制頂板

原巷道超前支護(hù)液壓單體柱（缸徑直徑為100mm，工作阻力為250KN）全部更換成（缸徑直徑為110mm，工作阻力為300KN）懸浮式液壓單體柱，增大了對巷道頂板支撐作用力。為減少移動端頭時間，進(jìn)一步解決單體柱受力后出現(xiàn)的鉆入底板，采用給液壓單體柱穿大、小鐵鞋的辦法破解難題，巷道行人側(cè)鋼梁下的每兩根液壓單體柱同穿在了一只1000mm×180mm的槽狀長方形鐵鞋上，其因非行人側(cè)空間狹窄，鋼梁下的液壓單體柱單獨穿300mm×300mm×16mm 的鐵鞋支護(hù)，增大了每根液壓單體柱與底板的接觸面積，且降低了液壓單體柱對底板的壓強作用力，在提升支護(hù)質(zhì)量的同時，還能有效控制底板的底鼓現(xiàn)象。為防止漏液卸壓柱傾倒傷人現(xiàn)象發(fā)生，用一種長度為850mm、φ20mm的柔性阻燃繩牢牢拴緊液壓單體柱，確保了不易傾倒傷人。

3.3 巷道頂板及巷幫補強錨索

受到礦山應(yīng)力影響，巷道內(nèi)變形嚴(yán)重，錨桿、錨索出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象。為了從源頭上解決問題，采用錨桿尾部打孔，10#鉛絲穿孔捆綁在金屬網(wǎng)上，防止錨桿斷裂射出。采用錨索防護(hù)套，戴在所有錨索頭部，并掛在金屬網(wǎng)上，有效起到了阻止錨索斷裂并瞬間彈出，加大了安全系數(shù)。頂板采用了φ22mm的大初撐力錨索加強頂板支護(hù)，由原來支護(hù)頂板錨固力10噸提高至15噸。再由原巷道幫部采用錨固力為5噸的錨桿支護(hù)，增強為φ17.8mm錨索加鋼帶支護(hù)。對工作面巷道煤壁側(cè)，采取先清除受壓力影響的幫鼓煤壁，待釋放壓力后，又采用高強度錨桿二次支護(hù)巷幫。通過對巷道釋放壓力二次支護(hù)后，有效的控制巷道變形。具體支護(hù)示意圖見圖2。

3.4 控制回采巷道斷面

3403綜放工作面巷道進(jìn)入應(yīng)力區(qū)，巷道幫鼓，底鼓嚴(yán)重，巷道斷面急劇變小。為了加大巷道斷面，提高工作面通風(fēng)設(shè)備順利運轉(zhuǎn)，優(yōu)化現(xiàn)場作業(yè)人員施工環(huán)境，對巷道進(jìn)行挑底、擴幫，提高巷道采高不低于2800mm，巷寬不低于4200mm，加大回采巷道斷面，提高工作面通風(fēng)，減小工作面瓦斯積聚，保證綜放工作面的安全推進(jìn)。

4 結(jié)束語

煤礦開采中，綜放孤島工作面礦山壓力顯現(xiàn)明顯，工作面圍巖控制非常困難，解決好該問題是實現(xiàn)綜放工作面高產(chǎn)高效的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。探索和研究綜放孤島工作面頂板壓力的規(guī)律，對提高礦井頂板管理起到十分重要的作用。通過實施上述一系列措施，孤島工作面圍巖控制初見成效，有效的控制了巷道變形，頂?shù)装逡平繙p少，減小工作面瓦斯積聚，為綜放孤島工作面提高了安全系數(shù)，并減小綜放孤島工作面作業(yè)人員的勞動強度，從而使工作面渡過了困難時期，且提高工作面產(chǎn)量5000噸。3403孤島回采工作面中摸索的上述經(jīng)驗，對今后孤島工作面開采具有重要的指導(dǎo)意義。

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