綜采工作面過(guò)無(wú)炭柱淺孔爆破及頂板加固技術(shù)

王哲豪

（西山煤電有限責(zé)任公司 西銘礦, 太原 030052)

1672-5050（2017)05-0042-03

10.3919/j.cnki.issn1672-5050sxmt.2017.10.011

2017-07-29

王哲豪（1989-),男,山西汾陽(yáng)人,碩士,從事煤炭生產(chǎn)技術(shù)工作。

綜采工作面過(guò)無(wú)炭柱淺孔爆破及頂板加固技術(shù)

王哲豪

（西山煤電有限責(zé)任公司 西銘礦, 太原 030052)

綜采工作面在回采過(guò)程中遇無(wú)炭柱構(gòu)造,存在極大安全隱患,嚴(yán)重影響正常生產(chǎn)工作。西銘礦對(duì)過(guò)無(wú)炭柱技術(shù)及頂板加固進(jìn)行分析，通過(guò)對(duì)過(guò)無(wú)炭柱淺層爆破及超前注漿技術(shù)分析,在48502工作面進(jìn)行淺孔分層多次爆破松動(dòng)巖塊以及頂板超前注漿加固技術(shù),工作面條件得到很大改善,為安全、高效進(jìn)行生產(chǎn)工作奠定了基礎(chǔ)。

綜采工作面;無(wú)炭柱;分層爆破;注漿加固

在煤礦正常回采工作中,遇到無(wú)炭柱,影響工作面的正常回采工序,降低煤炭回采率。西銘礦48502綜采工作面在回采到距離停采線120 m位置時(shí),第4架-18架（1-3架為端頭架)位置揭示了無(wú)炭柱,根據(jù)地質(zhì)資料,該無(wú)炭柱走向長(zhǎng)度為38 m,傾向長(zhǎng)度為28 m,按照正常工序推進(jìn),無(wú)炭柱很難切割,且工作面頂板的無(wú)炭柱極不穩(wěn)定,容易發(fā)生漏頂,存在極大安全隱患。因此,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件,工作面采用淺孔分層多次爆破,超前注漿加固技術(shù)。

1 過(guò)無(wú)炭柱技術(shù)及頂板加固分析

無(wú)炭柱是在地下水作用,地質(zhì)作用力和巖層重力雙重作用下形成的柱形結(jié)構(gòu)的巖體。無(wú)炭柱嚴(yán)重制約煤礦的正常生產(chǎn),對(duì)煤層的頂?shù)装逶斐善茐?影響正常掘進(jìn)和回采[1]。目前,過(guò)無(wú)炭柱的方法主要有:1)繞采法。該方法會(huì)造成工作面銜接緊張,綜采設(shè)備使用率降低,且造成煤炭資源不必要的浪費(fèi)。2)硬過(guò)法。無(wú)炭柱中含有的石塊較大,用采煤機(jī)硬過(guò),會(huì)對(duì)機(jī)械造成極大損害。且無(wú)炭柱中有害氣體的含量具有不確定性,生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的火花與有害氣體共存,存在極大的安全隱患。3)爆破法。采用淺孔分層多次爆破,破壞無(wú)炭柱石塊的完整性,用采煤機(jī)進(jìn)一步破壞,該方法可靠性很大[2]。

工作面過(guò)無(wú)炭柱時(shí),無(wú)炭柱煤壁上部極為破碎,很難形成承載結(jié)構(gòu),尤其在端頭的位置,對(duì)頂板的維護(hù)造成極大的困難[3]。根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn),有必要進(jìn)行其注漿加固。巖層內(nèi)部注漿能充填內(nèi)部結(jié)構(gòu),增加破碎巖塊的摩擦力,增加巖層的整體。因此,對(duì)于破碎的巷道圍巖有必要進(jìn)行注漿加固[4-5]。

2 工作面地質(zhì)條件

西銘礦48502工作面位于48504已采工作面以東,南鄰北五左翼回風(fēng)巷,東部為北五軌道巷。該面上覆2#煤已回采,工作面回采后,將會(huì)使北五軌道巷壓力增大。48502工作面所掘8#煤層節(jié)理發(fā)育,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,煤層中上部夾一層0.20 m～0.90 m的頁(yè)巖夾矸,下部夾0.2 m～0.3 m頁(yè)巖或炭質(zhì)頁(yè)巖,煤厚4.20 m～4.70 m,平均4.42 m,煤層厚度變化不大,屬單一穩(wěn)定的厚煤層。當(dāng)回采到距停采線120 m位置時(shí)揭示了無(wú)炭柱,該無(wú)炭柱預(yù)計(jì)長(zhǎng)38 m,寬28 m,以砂巖為主,雜以頁(yè)巖碎塊,膠結(jié)致密,不含水。回風(fēng)巷在掘進(jìn)時(shí)遇到該無(wú)炭柱,采用棚梁支護(hù),頂板極為破碎,用勾木接頂,并在勾木和頂梁中間鋪設(shè)金屬網(wǎng)。回采期間,在兩棚梁之間套棚,用圓木做梁,三梁一柱進(jìn)行超前維護(hù)。

在工作面回采時(shí),無(wú)炭柱中含有的石頭較硬,采用淺部分層爆破。機(jī)頭三角口位置靠近回風(fēng)巷的頂板極為破碎,采用超前注漿支護(hù)。

3 過(guò)無(wú)炭柱淺層爆破及超前注漿技術(shù)分析

綜采工作面48502無(wú)炭柱段采用打眼放炮落矸,采煤機(jī)出矸,其它地段采煤機(jī)正常割煤通過(guò)。過(guò)無(wú)炭柱打眼放跑的正常工序?yàn)榇蜓邸b藥→聯(lián)線→放炮→移架→采煤機(jī)出碴→移溜（安全檢查貫穿每一環(huán)節(jié))。煤機(jī)割煤距無(wú)炭柱20 m遠(yuǎn)的地方停機(jī)停溜,并閉鎖溜子不少于兩處。人員站在支架內(nèi)打眼,眼深1.0 m,循環(huán)進(jìn)度0.8 m。炮眼布置3排,間距0.8 m,排距1.2 m,打眼采用濕式打眼。必須由2名打眼工操作風(fēng)鉆,1人把風(fēng)鉆,1人用洋鎬定下眼位。打眼前先點(diǎn)動(dòng)幾次,待風(fēng)鉆鉆頭鉆入煤壁3 cm～5c m后,開(kāi)始放大風(fēng)量,正常打眼,打眼后必須用轉(zhuǎn)動(dòng)的鉆桿抽拉幾次,以便排出煤粉。其炮孔參數(shù)，如表1所示。

表1 炮孔參數(shù)

工作面幫高度為3.4 m,上、中、下一共打3個(gè)孔,上孔和下孔與頂?shù)装宓木嚯x500 mm,中孔與上、下孔的距離1 200 mm,孔排距880 mm,孔深1 000 mm,每個(gè)孔需要雷管1個(gè),炸藥2卷,其炮孔的位置及排列方式,見(jiàn)圖1。

圖1 炮孔方位及角度Fig.1 Position and angle of blasting holes

炮孔裝藥必須由爆破工操作,操作前要先點(diǎn)清工作面的炮眼數(shù),采用正向起爆方式裝藥,每眼裝2卷火藥,裝好藥后,先裝3 cm～5 cm的黃土,再裝水炮泥,再用黃土封口。封口時(shí)用木炮棍封嚴(yán)搗實(shí)炮眼。聯(lián)線由爆破工親自操作,采用串聯(lián)方法聯(lián)接,并檢點(diǎn)爆破母線的完好狀況,聯(lián)好后要重新檢查1次,確認(rèn)無(wú)誤后,方可放炮。無(wú)炭柱段支架由專職支架工操作,移架要及時(shí),必須確保支架接頂嚴(yán)實(shí),達(dá)到初撐力。無(wú)炭柱段的頂板采用鋪網(wǎng)上破板進(jìn)行維護(hù),金屬網(wǎng)規(guī)格為1×8 m,破板長(zhǎng)3.5 m。每放完一組炮后,把該段的頂網(wǎng)鋪好,破板上齊（金屬網(wǎng)在上,破板在下),金屬網(wǎng)搭接200 mm,聯(lián)網(wǎng)距200 mm,聯(lián)網(wǎng)鉤必須擰夠2圈半以上,每?jī)蓚€(gè)架上一塊破板,頭對(duì)頭上好,聯(lián)好網(wǎng)后,先用其中的一個(gè)支架把網(wǎng)和破板挑起,而后拉過(guò)相鄰支架,這樣交替作業(yè),使支架移出。鋪第一刀網(wǎng)時(shí),網(wǎng)與破板必須用鐵絲擰緊固定。放一次炮,采煤機(jī)進(jìn)行兩次切割,若爆破效果較差,則需要進(jìn)行補(bǔ)眼放炮。

在工作面與回風(fēng)巷交叉口的位置,頂板極為破碎,用金屬網(wǎng)和破板維護(hù)并未取得很好的效果,頂板漏渣。為避免漏頂事故發(fā)生,采用超前注漿加固頂板。注漿孔的位置在回風(fēng)巷煤幫距離500 mm的位置,排距為4 m,仰角45°,向工作面頂板打入,孔深為4 m,孔徑為42 mm,分層注漿,在孔深4 m位置注漿后,進(jìn)行封孔,封孔深度為1.5 m,然后進(jìn)行第二次注漿。注漿壓力為2 MPa ～4 MPa。在注漿過(guò)程中發(fā)現(xiàn)跑液現(xiàn)象要及時(shí)處理。

頂板采用超前注漿加固以后,加上支架上方采用金屬網(wǎng)和破板的聯(lián)合支護(hù),頂板穩(wěn)定性得到很大改善,減少對(duì)工作面的正常推進(jìn)工作的影響。

4 結(jié)束語(yǔ)

西銘礦48502工作面與回風(fēng)巷交叉位置遇無(wú)炭柱構(gòu)造,通過(guò)對(duì)其進(jìn)行淺孔分層多次爆破以及頂板超前注漿加固,提高頂板的完整性,極大限度的減少無(wú)炭柱對(duì)正常回采工作影響,確保了該工作面安全、高效生產(chǎn)。

[1] 陳小軍.回采工作面過(guò)大斷層、無(wú)炭柱超前預(yù)裂爆破技術(shù)研究與應(yīng)用[J].煤炭與化工,2015（5):101-103.

CHEN Xiaojun.Research and Application of Recovery Working Face Crossing Large Fault and Non-coal Pillar Advanced Pre-splitting Blasting Technology [J].Coal and Chemical Industry,2015（5):101-103.

[2] 張江波.綜采工作面遇無(wú)炭柱施工技術(shù)在團(tuán)柏煤礦的應(yīng)用[J].山東煤炭科技,2014（3):41-42.

ZHANG Jiangbo.Application of Non-pillar Construction Technology in Fully Mechanized Working Face of Tuanbo Mine [J].Shandong Coal Science and Technology,2014（3):41-42.

[3] 李林瑞.綜放工作面過(guò)構(gòu)造區(qū)破碎帶注漿加固技術(shù)的應(yīng)用[J].煤炭與化工,2014（7):88-90.

LI Linrui.Fully Mechanized Caving Face Crossing Tectonic Region Fracture Zone Grouting Reinforcement Technology Application [J].Coal and Chemical Industry,2014（7):88-90.

[4] 李振武,王緒奎,路耀.注漿加固技術(shù)在大采高綜采工作面過(guò)圍巖破碎帶的應(yīng)用[J].煤礦現(xiàn)代化,2012（6):4-6.

[5] 劉長(zhǎng)武,陸士良.錨注加固對(duì)巖體完整性與準(zhǔn)巖體強(qiáng)度的影響[J].中國(guó)礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),1999（3):21-24.

LIU Changwu,LU Shiliang.Effect of Bolting-grouting Reinforcement on Integrity and Quasi-Strength of Rock Mass [J].Journal of China University of Mining & Technology,1999（3):21-24.

Shallow-holeBlastingandRoofReinforcementTechnologyWhenFully-mechanizedMiningFacePassingNon-coalPillars

WANGZhehao

（XimingMine,XishanCoal&ElectricityGroup,Taiyuan030052,China)

There is a great security risk when a fully-mechanized working face passes non-coal pillar structure in the caving process. It would seriously affect the normal production. In Ximing mine, based on the roof reinforcement technology passing non-coal pillar and shallow layer blasting and advanced grouting technology, slicing, repeated shallow-hole blasting and roof advanced grouting reinforcement technology are used on No. 48502 working face, which have improved the working face condition and have laid the foundation for the safe and efficient production.

fully-mechanized mining face; non-coal pillars; slicing blasting; grouting reinforcement

TD325

A

（編輯:樊 敏)