軟煤層地質條件下大采高工作面末采對接技術

摘 要：通過對長平公司4303大采高工作面末采方案合理設計與對接技術的成功實踐，為其它同類條件下大采高工作面末采順利施工提供了寶貴的經(jīng)驗。

關鍵詞：4303大采高工作面 對接技術 末采

中圖分類號：TD32 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）04（a）-0111-02

大采高工作面的末采工作是礦井安全生產的重要環(huán)節(jié)之一。長平公司大采高首采工作面采用兩輔巷兩通道式膠輪搬運車回撤工藝，工作面末采對接時沒有可借鑒的成功經(jīng)驗。長平公司通過對工作面和主撤架通道支護方案、礦壓觀測、回采工藝等進行了詳細反復的研討論證，順利的完成了4303工作面末采對接任務。本文就是末采對接技術的關鍵性問題總結。

1 工作面概況

1.1 工作面參數(shù)

長平公司4303工作面是首個大采高工作面，采高為5.86 m，傾斜長度225 m，開切眼至停采線長度為1030 m。煤層傾角5°～16°，普氏系數(shù)為0.48，煤層老頂為細粒沙巖，厚度為11.23 m，上灰白色，中厚層狀。直接頂為砂質泥巖，厚度為4.85 m。

1.2 機械設備

4303大采高工作面采煤機型號為SL-500型機組雙滾筒采煤機。中間架為ZY12000/28/62共121架，大約重40.5噸、過渡架為ZYGT12000/28/62共3架，大約重41噸、端頭架為ZYT12000/28/62型共6架，大約重42噸。刮板輸送機的型號為SZG1000/1000/1700刮板輸送機。

1.3 撤架通道的參數(shù)

4303工作面主撤架通道和副撤架通道長度為225 m，主撤架通道寬4.6 m，高度為3.9 m，主副撤架通道距離60 m，主副撤架通道有兩個聯(lián)絡橫川，兩個橫川之間60 m。副撤架通道寬5.2 m，高度為3.9 m。

2 對接的技術難點

（1）主撤架通道需要承受大采高工作面的超前支承應力，采動影響十分明顯，如果支護強度不足，可能將撤架通道壓垮。

（2）主撤架通道與工作面平行，夾角為零，整個工作面幾乎同時揭露空巷，控頂距增大，最大達到11 m，很容易發(fā)生冒頂事故。

（3）長平公司煤層較軟，普氏系數(shù)為0.48。經(jīng)現(xiàn)場礦壓宏觀觀測統(tǒng)計顯示，4303工作面片幫嚴重，來壓時片幫占到整個工作面長度的40%，最大片幫深度為2m，易誘發(fā)冒頂事故的發(fā)生。

（4）對接時施工工藝復雜，且需要保證撤架道高度為4.5 m，寬度為4.2 m，施工困難較大。

3 對接方案及關鍵技術

（1）為了使撤架通道能夠經(jīng)受工作面采動的劇烈影響。在末采期間，必須進行加固，現(xiàn)場共采用了三種支護方式進行。首先在主撤架橫川北幫共安裝了58個ZZ12000/26.5/44液壓垛式支架。其次在南幫打“#”型木垛對頂板進行支護，木垛與支架間距不小于600 mm，木垛一定要打正、支穩(wěn)、背緊，并使用扒釘固定牢固。第三對整個撤架通道進行注漿加固，提高煤體的強度。

（2）提前50 m進行礦壓觀測，找出周期來壓規(guī)律，預測過空巷期間的壓力狀況，并及時驗證和修正，找出影響周期來壓的因素與周期來壓步距的關系。將觀測到的數(shù)據(jù)制成曲面圖，可反映頂板的壓力狀態(tài)。

（3）根據(jù)長平公司的煤層地質賦存條件，采用了距離主撤架通道50 m，留頂煤，逐漸降采高的措施。

（4）工作面注漿工藝的要求。

①距主撤架通道50 m時，工作面開始注漿，目的是增強煤的抗壓強度，使工作面能夠留住煤頂。當采高為4.5 m以上時注漿眼深為6 m，距頂板2 m，仰角20°左右，封孔深度1.5 m（圖1）；當采高降至4.5 m時，注漿眼距頂板1.5 m，仰角30°左右（圖2）。

②當工作面推進到距離主撤通道貫通還剩10米時，在工作面煤幫全部注漿，目的是使工作面在貫通時增加煤幫得穩(wěn)定性。

（5）鋪設金屬網(wǎng)的要求

①工作面距主撤架通道15 m時（如果頂板破碎時可以在20 m時），上第一趟經(jīng)緯網(wǎng)。并且從第五趟開始上雙層金屬網(wǎng)。

②上第一趟金屬網(wǎng)采用錨桿直接錨網(wǎng)的方法。定第一趟網(wǎng)時，首先支架護幫板適當收回一定距離，作業(yè)人員通過定滑輪，將網(wǎng)拉起到足夠高度鐵托盤將網(wǎng)的長邊固定到錨桿上并擰緊螺帽。

③前四趟單網(wǎng)，長邊搭接為200 mm，短邊搭接為500 mm。從第五趟雙網(wǎng)開始，長邊搭接為600 mm，短邊搭接為500 mm。聯(lián)網(wǎng)時采用16#雙股鐵絲扭結，每米均勻10道，每道扭結不少于三圈。

④貫通之后，先聯(lián)網(wǎng)將工作面的網(wǎng)和撤架通道的網(wǎng)搭接并聯(lián)好，聯(lián)網(wǎng)要求與工作面聯(lián)網(wǎng)要求相同。

（6）鋪設鋼絲繩金屬網(wǎng)的要求：

①工作面上第七趟網(wǎng)時，開始鋪設鋼絲繩，鋼絲繩在機頭機尾端頭架各富余出3～5 m。

②工作面沿傾向共鋪設15趟鋼絲繩，鋼絲繩采用∮15.5 mm。

4 對接工藝的關鍵技術評價

（1）在工作面剩余50 m時，對主撤通道頂板高度及巷道寬度進行了觀測。通過實測，主撤通道平均下沉量為380 mm，最大下沉量570 mm，頂板下沉量最大區(qū)域發(fā)生在中部，但是通過采用三種支護方式加強支護后，主撤通道內頂板基本保持完整，未出現(xiàn)錨索斷裂、頂板斷裂、臺階下沉等現(xiàn)象，這說明主撤架通道內采取的支護措施是可行的。

（2）通過現(xiàn)場礦壓實測，長平公司4303大采高工作面周期來壓步距為16～27 m，平均21 m。工作面上部最近一次周期來壓發(fā)生在4月14日，推進度為1023.5 m左右；中部和下部最近一次周期來壓發(fā)生在4月9日，所以對接時老頂周期來壓的可能行不是很大。

（3）距主撤50 m時，開始調整機頭與機尾推進度，保證推進度距主撤20米時，機頭和機尾推進度一致能夠同時上網(wǎng)。上網(wǎng)后，采取調斜工作面分段作業(yè)，工作面每次貫通15個支架，并且保持初撐了達到24 MPa以上，控頂面積大約控制在260 m2?，F(xiàn)場宏觀觀測，采取分段作業(yè)、注漿等措施后，工作面片幫和頂板破碎較明顯較少，1m以上的片幫幾乎沒有。

（4）單網(wǎng)與破碎的矸塊接觸時，大部分被扯破，甚至找不到網(wǎng)。支架長度約12 m，要雙網(wǎng)才能落地，減去網(wǎng)上不去的影響推進度，上網(wǎng)在距主撤20 m時上網(wǎng)比較合適，單網(wǎng)上夠四趟即可，剩余全部上成雙網(wǎng)，聯(lián)網(wǎng)絲時要求使用8#條絲。另外為了保證撤架時，頂網(wǎng)的支護強度，鋼絲繩全部間距由0.6 m改為0.3 m。

（5）貫通剩50 m時，采取注漿措施，留煤頂降低采高。現(xiàn)場該部分煤厚僅為5米左右，留0.5 m的煤頂十分困難，同時影響推進速度，此項留頂煤方案試驗不成功，有待進一步研究采取。為此，工作面末采沿頂沿底推進，貫通后，通道與主撤頂板出現(xiàn)臺階增大，為了臺階煤體聯(lián)網(wǎng)支護強度不夠，補充幫錨桿加強支護，臺階超0.6 m，施工一根，超1.4 m的施工兩根，排距為1.75 m。

（7）末采時施工掛網(wǎng)錨桿時，需要在工作面停下搭較結實的平臺架施工錨桿，使用此法可以降低施工錨桿的危險程度。

5 結論

（1）通過預先對撤架通道行加固，可以有效的改善撤架通道內煤體的力學狀況，阻止破碎圍巖的破壞與變形，為最終實施回撤通道穩(wěn)定支護和支架回撤創(chuàng)造有利條件。

（2）松軟破碎頂煤在動壓及高應力破壞的復雜條件下，通過錨網(wǎng)支護方式施工，采用科學的施工方法，實現(xiàn)與回撤通道對接是可行的。并證明能有效滿足撤架通道的設計要求，能夠解決現(xiàn)場實際問題。

參考文獻

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