孤島地形工作面順槽維護及超前支護研究

摘 要：礦井煤炭回采過程中，受到可采煤層層間壓差關系、礦井盤區(qū)布置、回采率提高及跳采采序采煤方式增加等因素的影響，極易形成孤島工作面。在回采此工作面的過程中，礦壓顯現(xiàn)對礦井安全生產(chǎn)造成較大威脅。本文結合萬利一礦42113綜采工作面回采過程中礦壓顯現(xiàn)規(guī)律、支護方式的采用等分析，研究了孤島工作面回采中礦壓顯現(xiàn)的規(guī)律。對相似地質條件的孤島工作面回采提供了寶貴的經(jīng)驗。

關鍵詞：孤島工作面 支護 煤柱

1.引言

孤島工作面是指在回采的工作面周圍，即工作面上下兩順槽甚至停采線一側均為采空區(qū)工作面。在這種工作面內進行的采煤工作稱為“孤島”工作面采煤。此種工作面一般比較正規(guī)，工作面長度較大較整齊，在煤礦生產(chǎn)中幾乎各礦都有。區(qū)別于其他工作面采煤的是這種工作面進回風兩順槽受二次采動影響壓力較大，且工作面一般布置于礦井采區(qū)邊界，地質條件相對復雜，礦壓顯現(xiàn)規(guī)律劇烈，回采過程中需要加大兩巷的維護工作。

2.工作面基本情況

（1）工作面位置及井上下關系

見表1。

開采煤層頂?shù)装迩闆r見表3

（3）采煤方法及巷道情況

42113工作面煤平均厚度4.45m，傾角1.5，工作面沿走向布置，沿傾向推進，采用傾向長壁全部垮落、一次采全高的綜合機械化采煤方法。

42113輔運順槽用于進風、放置移變列車兼做行人、運料，斷面規(guī)格為5.0m×3.7m；42113膠運順槽布置膠帶輸送機運煤兼做回風巷道，斷面規(guī)格為5.0m×3.7m；工作面切眼用以安裝設備，規(guī)格為7.8m×3.8m；回撤通道與回撤輔巷用作回撤設備。

兩順槽及聯(lián)巷均采用錨桿和錨索聯(lián)合支護，回采工作面和巷道支護型式及規(guī)格見下表4。

（1）順槽掘進影響期內，各個測點觀測到的移近量和移近速度差異較小。其中，兩順槽頂?shù)装逡平俣茸畲鬄?.3mm/d，最小為1.5mm/d；兩幫最大移近速度為2.5mm/d，最小為1.5mm/d。

（2）回采期間，順槽頂?shù)装遄畲笠平?50mm，最小移近量為120mm，最大移近速度118mm/d，最小移近速度為61mm/d；兩幫最大移近量為756mm，最小移近量406mm，最大移近速度為243mm/d，最小移近速度為87mm/d。靠近采空區(qū)的兩順槽煤柱變形大于實體煤側變形量。巷道超前支護范圍以外巷道變形不明顯，局部有輕微的內移。

4.回采期間順槽超前支護距離和支護方式

孤島工作面兩順槽由于沿空掘進，其頂板下沉、巷道底鼓現(xiàn)象較嚴重，巷道變形量也比較大。因此，在工作面回采的過程中必須加強順槽的超前支護并合理確定超前支護距離，以保證工作面的正常向前推進。

（1）超前支護距離

兩順槽40m超前支護。

（2）支護方式

42113孤島綜采工作面兩順槽超前支護方式為：

1、工作面兩順槽超前支護用戴柱帽液壓單體支護，支護范圍為超前工作面40米，輔運順槽采用三排支柱支設，支柱間距均為1.0m，中排支柱距離單軌吊為0.5m，排距由正幫向副幫方向依次為1.9m和1.5m；膠運順槽從垂直電機前打設一排支柱，間距均為1.0m，距副幫0.5m，支護長度不少于40m；同時在破碎電機前打設一排支柱，間距均為1.0m，與副幫側單體排距為1m，支護長度不少于10m。

2、膠運順槽靠副幫側一排單體的最后一顆到刮板輸送機垂直電機前的垂直距離不得大于1.0m，另一排單體的最后一顆距破碎電機前垂直距離不得大于1.0m；當輔運順槽安全出口寬度大于1.0m，靠副幫側最后一顆單體到176#端頭支架小護板的垂直距離不得大于1.0m，機尾鏟煤板前兩排單體距鏟煤板不得大于1.0m；當安全出口寬度小于1.0m時，超前支護最后一行的三顆單體到機尾鏟煤板距離不大于1.0m；采煤機在割至機頭或機尾前，超前支護工在頂板完好狀況下，可一次回撤滿足2個循環(huán)推進距離的單體，若頂板狀況差，則在每次進刀前回撤滿足一個循環(huán)推進距離的單體。

3、過聯(lián)巷時，在工作面超前50m的聯(lián)巷（倒車硐室）口打設一排單體，單體的間距為1.0m，距聯(lián)巷口0.5m；若聯(lián)巷頂板狀況較差，則采用木垛或木點柱進行支護，并要在聯(lián)巷（倒車硐室）口設置柵欄和警示牌板。

5.小結

根據(jù)萬利一礦42113綜采工作面的開采經(jīng)驗和現(xiàn)場觀測，對孤島開采工作面順槽變形量和超前支護進行了研究，得出以下結論。

（1）加強巷道支護

孤島工作面輔運順槽和膠運順槽處于兩側采動影響下，掘進和回采期間圍巖相對破碎，頂煤頂板應力集中。巷道支護效果是決定工作面快速推進的主要因素之一。

（2）掘進期間順槽表面位移

掘進期間兩順槽的頂?shù)装逡平?5～30mm，兩幫移近量20～35mm；有少許底鼓。為了有效減輕巷道變形量，掘進期間要加強對頂板的支護，如加強頂板錨索數(shù)量和密度。

（3）回采期間順槽表面位移

回采期間兩順槽頂?shù)装逡平考s270mm，兩幫移近量約500mm，底鼓嚴重，應加強兩幫支護。

（4）超前支護

工作面回采時，兩順槽超前支護距離大于40m，能夠有效控制頂板的下沉，且受二次采動影響的工作面超欠部分位移較小，能夠滿足礦井的安全生產(chǎn)。

綜上所述，42113孤島工作面開采過程中，雖然頂板運動及煤體應力分布等與非孤島工作面開采有明顯的區(qū)別，但只要在工作面開采前對巖層運動和礦壓顯現(xiàn)規(guī)律心中有數(shù)，加強頂板及兩幫的支護，并采取針對性的頂板控制措施，一定可以實現(xiàn)對孤島開采巖層運動的有效控制，保證工作面的安全和高效開采。

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作者簡介：

孔彪（1984—），男，碩士，工程師，2007年畢業(yè)于山東科技大學采礦工程專業(yè)，現(xiàn)任中國神華能源股份有限公司生產(chǎn)指揮中心調度主管。