風氧化帶下綜采工作面末采技術的應用

文/裴保強

一、礦井工作面概況

晉北煤業公司隸屬山西焦煤集團霍州煤電晉北能化有限公司，井田主要可采煤層為5號、6號煤層，礦井涌水以頂板砂巖裂隙含水層充水為主，井田內構造復雜。礦井主采煤層為5＃煤，該煤層位于石炭系太原組下端頂部，L1標志層下。該層煤巖性呈深黑色，斷口參差狀，節理及內生裂隙較發育，以條帶狀結構為主，平行層理發育，煤巖類型以光亮型為主。5＃煤層直接頂板泥巖厚3.0～6.0m；老頂灰巖厚2.5m；直接底板泥巖厚1.5～2.5m。

5-109工作面位于南窯村西南方向,地表主要為黃土梁地貌，以梯田為主；工作面地表存有大小溝壑，部分溝壑較深，呈“V”字型，深度為 30～50m。工作面基巖厚25～60m，黃土層厚 43～71m，蓋山厚度為68～131m。頂板普遍風氧化，嚴重段呈粘土狀，煤層基本正常，頂板管理困難。

為提高資源回收率，工作面結束段設計在頂板風氧化區段，這樣給綜采工作面的末采結束及回撤通道的支護帶來新的研究課題。

二、末采施工技術工藝

當5-109綜采工作面推進到距停采線位置18.4m處開始鋪網，鋪雙層網，采用網格4×4cm小網格，共鋪23道網（老山壓4道單網、頂梁及掩護梁14道、通道5道），3 道幫網（單網）。

首先，采煤機割煤后鋪設4道菱形金屬網（單網），接著在距停采線位置剩余15.2m （19個循環）時，割煤、開始鋪雙網，并且沿工作面方向在第五道網中間開始掛第一道鋼絲繩（Ф28mm）。以后每個循環聯一道鋼絲繩（Ф28mm），每兩道鋼絲繩間距80cm，鋪20道鋼絲繩。

工作面推進到距停采線剩4.8m（6個循環）時，將支架與刮板輸送機連接銷拆除，同時收回推移梁，開始施工回撤通道。

三、回撤通道的施工工藝

1．超前注漿加固

鑒于頂板風氧化嚴重極為破碎，與工作面方向平行每3m布置一個鉆孔，先注漿5m進行加固。

具體步驟：在工作面煤壁距頂板1.5m處向上以45°施工7m鉆孔，注漿距離保證水平距離控制在5m以上，布置的注漿孔間距為3m。注漿孔參數保證注漿孔的深度及角度，每孔注漿10桶（250Kg）。注漿孔外面接2m注射管，再接封孔器，里面全接花管。注漿時，在煤壁側支設貼幫柱或補打點錨索，作為臨時支護。

注漿材料采用馬麗散NS。馬麗散NS是一種雙組合的不含溶劑的化學材料（注漿比例 1∶1），具有高度粘合力及較強的機械強度，能夠快速膠結破碎的頂板。

注漿設備由氣動注漿泵（ZQBS-8.4/12.5）兩臺，高壓膠管、注射槍、注射管等組成。

2．刷擴方式的改進

采集靜脈血2ml于BD公司生產的含有EDTA-K2的真空采血管內混勻。所有標本均在1-4h內檢測完畢。每日質控均在控,期間參加室間質評合格。

傳統方式：工作面推進到距停采線剩余4.8m，仍為采煤機割煤，即每割一刀，錨桿、錨索支護到位后，再進行下一個循環的施工。

改進后：針對頂板風氧化極為破碎的特點，為減少頂板的暴露面積，便于及時支護到位，采用了風鎬人工刷擴方式一次到回撤通道的設計斷面，具體尺寸為：毛寬3.6m、毛高 3.8m，凈寬 3.5m、凈高3.7m。循環進度0.8米，最大最小控頂距分別為1m、0.2m。

3．支護形式的改進

（1）支護方式改進措施

傳統方式：W鋼帶平行工作面方向布置。采用錨索、W鋼帶、槽鋼支護逐排進行支護，見圖1所示。

圖1

改進后：W鋼帶垂直于工作面方向布置。采用錨索、W鋼帶、槽鋼、棚子配合單體液壓支柱進行聯合支護。頂板采用φ17.8mm，長度分別為8.3m、11m的兩種錨索進行支護。幫部采用錨桿支護。錨索（桿）施工順序：先頂后幫，即頂錨索施工完畢后，施工幫錨桿，且頂錨索施工時，先中間，后兩邊，見圖2所示。

圖2

（2）支護參數及具體支護形式

8.3m錨索，間排距為750×800mm，配合W鋼帶（5孔，孔間距750mm）進行支護,最邊一根距幫250mm，墊片采用130×8×20.5mm 碟形墊片，每孔充填CK2340、Z2388 樹脂錨固劑各兩條，錨索外露 150～250mm,錨索預應張拉力不小于45MPa，錨固力不小于260KN（特殊情況下，以錨固牢為主，不需達到45mpa）。

幫錨：采用（Ф20×1600mm 的左旋螺紋鋼錨桿），在巷道前進方向煤壁布置，每排4根，間排距為1000×1000mm，每孔充填CK2340樹脂錨固劑一條，幫錨扭矩不小于90N·M，幫錨梁 （4孔，孔間距1000mm）長度為3.2m。

鋪網要求：緊貼頂板鋪雙層菱形網，金屬網為1×10m的菱形金屬網，網孔規格為40×40mm；聯網絲規格為鍍鋅16#鐵絲截成40cm雙股使用；聯網時，按長邊搭接20cm，短邊搭接40cm進行，長邊每10cm聯1道，短邊聯雙行，每10cm聯1道，每道擰2~3圈。

棚子架設：采用棚梁一端穿在支架頂梁上50cm（長度），一端采用單體支柱進行支護，棚距0.8m。單體支柱必須穿鐵鞋，上防倒鏈。

（3）支護材料的規格及型號

棚梁：11#礦工鋼，長度4m；幫錨桿：Ф20×1600mm的左旋螺紋鋼錨桿；錨固劑：CK2340、Z2388 樹脂錨固劑： 墊片：φ130×8×20.5mm 金屬碟形墊片；幫錨梁：4孔，孔間距為 1000mm、長度為 3.2m；錨索：直徑為φ17.8mm，長度分別為8.3m、11m的兩種錨索；W鋼帶：規格為長3.5m，5孔，孔間距為750mm；槽鋼：14# 槽鋼（長 2m，2 孔，孔間距1.6m）。

4．工藝流程

交接班—敲幫問頂—瓦檢—人工刷擴—敲幫問頂—臨時支護—永久支護

5．臨時支護

采用2根5m長前探梁管子、專用吊環（3寸內套2.5寸）配合專用板梁進行支護。風鎬刷幫后及時進行敲幫問頂，前移前探梁，前探梁布置于刷擴段中心線1.2m處，間距為2.4m。

6．出渣方式的改進

傳統方式：利用采煤機出渣。改進后：人工出渣，工作溜子運輸。

四、結語

晉北煤業公司5-109綜采工作面風氧化帶下的綜采工作面的末采采用馬麗散超前注漿的方式，對回撤通道的頂板進行了有效的控制，為綜采工作面的安全回撤奠定了堅實的基礎，提高了資源回收率，創造了可觀的經濟效益。通過回撤通道刷擴工藝的創新，為今后風氧化帶破碎頂板工作面的末采結束開辟了一條新的途徑。