厚煤層孤島工作面收尾技術(shù)研究

趙 璽

(山西高河能源有限公司，山西 長(zhǎng)治 047100)

高河礦位于長(zhǎng)治縣境內(nèi)，年設(shè)計(jì)能力600萬(wàn)t，井田面積約63.55km2，地質(zhì)儲(chǔ)量約11.46億t，煤種為貧瘦煤，是優(yōu)質(zhì)的動(dòng)力用煤、煉焦配煤和高爐噴吹用煤。E1303孤島工作面受到二次采動(dòng)影響，頂板擾動(dòng)性增大，礦壓顯現(xiàn)劇烈，導(dǎo)致巷道變形嚴(yán)重，收尾期間在采用常規(guī)手段基礎(chǔ)上，通過(guò)加強(qiáng)停采時(shí)煤幫支護(hù)強(qiáng)度、保證順槽超前區(qū)域安全、做好收尾期間機(jī)頭、機(jī)尾三角區(qū)域的管理、對(duì)停采線側(cè)煤幫進(jìn)行注漿加固等多項(xiàng)措施聯(lián)合施工，有效保障了工作面收尾工作的順利進(jìn)行，對(duì)類似地質(zhì)條件下放頂煤工作面收尾工作有重要指導(dǎo)意義[1-3]。

1 工作面概況

E1303工作面所采為3號(hào)煤層，煤層厚度穩(wěn)定，煤厚6.15～6.95m，平均6.34m。煤層埋深394.358～453.702m，工作面采用走向長(zhǎng)壁、后退式低位放頂煤一次采全高全部綜合機(jī)械化放頂煤采煤法。工作面采高3.5±0.1m，放煤高度2.84m，采放比1:0.81。E1303工作面為孤島工作面，西臨E1305采空區(qū)，東臨E1302采空區(qū)，E1303回風(fēng)順槽與E1302采空區(qū)之間僅留有30m的保護(hù)煤柱，工作面布置情況如圖1所示。

圖1 E1303工作面布置圖

2 工作面收尾技術(shù)

2.1 停采時(shí)工作面煤幫管理

在割最后一刀煤時(shí)，滾筒每割15m，停機(jī)閉鎖刮板，在煤幫側(cè)打設(shè)錨桿加強(qiáng)支護(hù)。經(jīng)敲幫問(wèn)頂確認(rèn)無(wú)安全隱患后，在煤幫打設(shè)三排Ф22×2400mm的左旋無(wú)縱筋螺紋鋼錨桿進(jìn)行護(hù)幫。錨桿鉆孔呈五花眼布置，頂錨桿距頂板700m，排距1000mm，中部錨桿距頂2200mm,排距1000mm，底錨桿距底板500mm，排距1000mm，裝入2支樹(shù)脂藥卷（一支K2335，一支Z2360），預(yù)緊力400N·m。將金屬網(wǎng)預(yù)先鋪設(shè)錨固在煤幫上，安裝錨桿過(guò)程中保證金屬網(wǎng)緊貼煤幫,錨桿布置圖如圖2所示。

圖2 煤幫錨桿布置圖

2.2 兩順槽超前維護(hù)管理

收尾期間膠帶順槽距離停采線10m時(shí)加強(qiáng)支護(hù)，改用一梁（4.6m）三柱單體柱π型梁棚（原支護(hù)為一梁二柱），中柱緊貼轉(zhuǎn)載機(jī)外幫側(cè)打設(shè)，棚距800mm；回風(fēng)順槽距離停采線10m時(shí)改用單體柱工字鋼棚，棚距400mm。棚梁與巷道頂板之間用道木、剎桿等進(jìn)行絞頂，確保接頂嚴(yán)實(shí)。

2.3 機(jī)尾三角區(qū)頂板管理

收尾期間，每小時(shí)對(duì)工作面機(jī)尾50m范圍內(nèi)的液壓支架初撐力巡查一次，發(fā)現(xiàn)不達(dá)標(biāo)時(shí)及時(shí)進(jìn)行處理，確保支架初撐力不低于24MPa；回風(fēng)順槽超前區(qū)域的單體柱初撐力進(jìn)行抽檢次數(shù)應(yīng)保證每班不少于3次，每5架棚抽檢一架，確保單體柱初撐力不小于11.5MPa。

2.4 機(jī)頭三角區(qū)頂板管理

膠帶順槽側(cè)，停采線距離F3-2斷層5m左右，收尾工作受斷層影響較大。收尾期間，機(jī)頭三角區(qū)處于斷層面下方，該區(qū)域煤體破碎，頂板壓力大，應(yīng)加強(qiáng)機(jī)頭三角區(qū)的頂板管理。重點(diǎn)加強(qiáng)機(jī)頭50m范圍內(nèi)的頂板管理，機(jī)組割煤后，緊跟機(jī)組及時(shí)拉架，拉架滯后采煤機(jī)前滾筒不得超過(guò)3m；支架必須升至完全吃緊，接頂嚴(yán)實(shí)，初撐力不小于24MPa。膠帶順槽超前區(qū)域的單體柱初撐力進(jìn)行抽檢次數(shù)應(yīng)保證每班不少于3次，每5架棚抽檢一架，確保單體柱初撐力不小于11.5MPa[4-5]。

2.5 注漿施工工藝

收尾期間，當(dāng)工作面煤幫片幫、頂板破碎嚴(yán)重時(shí)，要及時(shí)采取打眼注漿措施對(duì)工作面頂、幫進(jìn)行加固。采用晉安加固1號(hào)材料對(duì)工作面煤幫進(jìn)行注漿加固，晉安加固1號(hào)主要成分由樹(shù)脂、催化劑雙組份材料按照一定比例配置而成，雙組份材料均為液體產(chǎn)品，產(chǎn)品具有高柔韌性、粘結(jié)力強(qiáng)、機(jī)械性能穩(wěn)定等諸多優(yōu)點(diǎn)，便于井下狹小空間使用。產(chǎn)品注入煤巖體后，可快速滲入微小的裂隙，使原本松散破碎的圍巖粘結(jié)成整體，良好的柔韌性能可承受工作面動(dòng)壓影響?，F(xiàn)場(chǎng)使用3ZBQ-9/12注漿泵將加固材料注入煤幫，粘結(jié)斷層附近破碎煤（巖）體，增加幫部、頂板的完整性，提高整體抗壓強(qiáng)度，保證工作面正?；夭伞Ｗ{孔雙排布置，上排孔距頂板1000mm,孔深8000mm，仰角15°，排距5000mm；下排孔距底板1500mm,排距5000m，孔間距1000m，水平布置。煤幫注漿時(shí)，務(wù)必保證注漿壓力達(dá)到1MPa時(shí)方可停止注漿，注漿孔布置如圖3所示。

圖3 煤幫注漿孔布置圖

3 收尾期間安全事項(xiàng)

（1）聯(lián)網(wǎng)、吊網(wǎng)、上梁及打錨桿時(shí)，必須對(duì)機(jī)組、刮板進(jìn)行閉鎖，并安排專人停送電，行人、運(yùn)料嚴(yán)禁踩踏刮板。提前處理活煤矸塊，工作地點(diǎn)前后必須在采取可靠的背幫護(hù)頂措施后，方可進(jìn)行施工作業(yè)。

（2）綜放工作面臨近收尾時(shí)，雙層金屬網(wǎng)、鋼絲繩已提前鋪設(shè)，在移架、降架過(guò)程中要防止液壓支架前探梁刮網(wǎng)、刮繩，支架上方金屬網(wǎng)、鋼絲繩整體性破壞后，將會(huì)降低金屬網(wǎng)對(duì)頂板的護(hù)表能力。如在移架、降架過(guò)程中刮網(wǎng)、刮繩，為彌補(bǔ)其帶來(lái)的不良影響，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)網(wǎng)或繩。

（3）支架液壓系統(tǒng)由檢修班安排專人負(fù)責(zé)維修工作，每天定時(shí)對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行檢修，保證乳化液泵站壓力不低于31.5MPa，確保支架能夠正常的拉移。

（4）加強(qiáng)端頭的支護(hù)管理，機(jī)頭機(jī)尾超前影響區(qū)域抬棚嚴(yán)禁缺梁少柱，單體支柱要升緊并捆綁牢固，定時(shí)進(jìn)行補(bǔ)液。

（5）及時(shí)掌握工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律，為收尾工作提供科學(xué)有效的依據(jù)。每班對(duì)工作面所有壓力表及兩巷頂板離層情況進(jìn)行認(rèn)真觀測(cè)并記錄。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)的壓力不達(dá)標(biāo)現(xiàn)象及頂板離層現(xiàn)象，要安排相關(guān)工作人員及時(shí)處理。

4 收尾效果分析

高河礦E1303孤島工作面采用錨網(wǎng)支護(hù)與注漿加固方式，配合超前區(qū)域加強(qiáng)管理等手段，有效地控制住了工作面的頂板，保障了支架回撤通道的安全，為工作面內(nèi)支架等設(shè)備的快速回撤創(chuàng)造了條件，加快了工作面的收尾進(jìn)度。采用錨網(wǎng)支護(hù)與注漿加固方式，相較于傳統(tǒng)的架棚工藝，作業(yè)環(huán)境更加安全可靠，施工速度也得到大幅提升，工人勞動(dòng)強(qiáng)度顯著降低，該工作面收尾僅用時(shí)15d就順利結(jié)束。收尾工程采用錨網(wǎng)支護(hù)與注漿加固技術(shù)與傳統(tǒng)的架棚工藝相比，節(jié)省材料費(fèi)用12.2萬(wàn)元，節(jié)約人工費(fèi)5.6萬(wàn)元。