煤礦綜放工作面末采期間生產(chǎn)技術(shù)探析

孔令達

（晉能集團有限公司，山西 太原 030006）

1 工作面概況

晉煤某礦2-106B工作面位于井田東北部，四周均不受采動影響。2-106B工作面開采區(qū)域為復(fù)采殘采區(qū)，2#煤上部2m左右的煤層已被小窯用巷采或房柱式采法破壞，受其影響，可采煤層采高取3.4m。工作面總體呈一斜向北西的單斜構(gòu)造，煤層產(chǎn)狀：走向N46°E，傾向NW，傾角1°～5°。2-106B工作面走向長500m，傾斜長230m，地面標高730～870m，工作面底板標高666～684m，工作面埋深60～186m。頂?shù)装鍘r性如表1所示。通過井下實地考察，對2-106B巷受采動影響段受小窯破壞情況進行統(tǒng)計分析，44.44%的巷段頂板成型較好，可以便捷地施工錨索，其余56%巷段剎頂背板較厚，緊貼頂板巖面施工錨索不便。

2 2-106B回采工作面礦壓規(guī)律分析

2.1 工作面礦壓特征

2018年3月中旬，煤礦開始對2-106B工作面進行2#復(fù)采煤層的回采，通過礦方對2-106工作面的礦壓觀測結(jié)果可知，2-106B工作面初次來壓和周期來壓步距均為 10～12m，工作面安裝有 127架ZF6000/18/36型中間架和6架ZFG6000/20/34H型過渡架，工作面來壓期間，支架的初撐力較小，回采中支架最大工作阻力為 17～20MPa，工作阻力在3000～3500kN之間。

通過礦壓觀測可以看出，2-106B工作面在回采過程中，工作面壓力不大，動壓顯現(xiàn)不明顯。

2.2 超前采動影響范圍和程度分析

為進行回采工作面超前采動的影響范圍和程度分析，擬通過監(jiān)測超前支護單體支柱的壓力來獲得超前支承壓力的范圍。即在2-106B巷內(nèi)采用單體支柱應(yīng)力計監(jiān)測4個單體支柱的應(yīng)力變化情況，其測點號分別命名為為 1#、2#、3#、4#，在監(jiān)測期間，保持單體支柱固定不動，待采煤工作面完全推進過該區(qū)域時予以撤除。在工作面推進期間，1#-4#超前單體應(yīng)力監(jiān)測數(shù)據(jù)如表2-表5所示，1#-4#超前單體應(yīng)力監(jiān)測曲線圖如圖1-圖4所示。

表2 1#超前單體柱應(yīng)力監(jiān)測點

表3 2#超前單體柱應(yīng)力監(jiān)測點

表4 3#超前單體柱應(yīng)力監(jiān)測點

表5 4#超前單體柱應(yīng)力監(jiān)測點

圖1 1#超前單體柱應(yīng)力監(jiān)測曲線圖

圖2 2#超前單體柱應(yīng)力監(jiān)測曲線圖

圖3 3#超前單體柱應(yīng)力監(jiān)測曲線圖

圖4 4#超前單體柱應(yīng)力監(jiān)測曲線圖

由圖1-圖4可以看出，2-106B復(fù)采工作面的超前應(yīng)力呈現(xiàn)離工作面越近應(yīng)力越大的特征[1]，通過分析，確定出2-106B回采工作面超前支承壓力影響范圍在18.4m之間，超前應(yīng)力峰值點在5.6m～7.5m范圍內(nèi)。

3 2-106B工作面末采階段工藝設(shè)計

3.1 末采前準備工作

1）230m聯(lián)巷為梯形巷道，需在梯形段巷道棚梁頂部（距2-106B回采側(cè)棚梁梁口600mm處）和巷道一幫（靠近2-106B回采側(cè)），采用組合錨索（錨索間距為1800mm）配合12#礦用工字鋼（3.4m）和墊片聯(lián)合支護，每組錨索懸吊5排棚梁。頂錨索選用ф17.8×9300mm，幫錨索選用ф17.8×5300mm且距巷道底板1300mm；

2）待230m聯(lián)巷皮帶回撤后，采用DW-35型液壓單體支柱對該巷兩幫進行加強支護。

當(dāng)工作面推進距停采線60m時，上述錨索支護必須完成。未施工點必須支設(shè)單體柱，加強頂板支護（皮帶機頭水倉處單體柱要穿柱鞋）[2]；當(dāng)工作面推進至停采線時，上述單體柱支護必須完成。

3.2 工作面末采工藝

3.2.1 施工工藝

2-106B工作面末采施工工藝如下：

收護幫板、收網(wǎng)→割煤→移架→推溜→打護幫板→聯(lián)網(wǎng)→收護幫板、收網(wǎng)。

當(dāng)末采每循環(huán)5刀（3m）時，必須對正巷轉(zhuǎn)載溜槽進行回撤。

3.2.2 施工方法

工作面整體推進至428m處時開始進行末采，末采割煤共計20刀，機組割第一刀煤后沿工作面鋪設(shè)菱形網(wǎng)。

第1刀：首先在支架上部平行于工作面鋪設(shè)230m的2寸鋼管，然后在鋼管上部連接第一道鋪菱形網(wǎng)（單層），要求菱形網(wǎng)長邊與工作面方向一致；網(wǎng)與網(wǎng)搭接，長邊搭接100mm，短邊搭接200mm，每隔100mm用聯(lián)網(wǎng)絲將鋼管與網(wǎng)進行固定（菱形網(wǎng)采用10#鐵絲編制，規(guī)格為：長×寬=10000×800mm，網(wǎng)格為 50×50mm）。

鋼管鋪設(shè)完成后，為保證推進時鋼管與菱形網(wǎng)能順利上梁，在支架前梁處施工一排錨索（錨索間距3m，與頂板垂直方向呈25°角施工，錨索選用ф17.8×5300mm，采用CK2340、Z2388型樹脂錨固劑各2條進行錨固，配合12×400×400mm鋼板及鎖具張拉預(yù)緊30MPa）；錨索施工完畢后與第一道網(wǎng)進行搭接再次鋪設(shè)一道單層網(wǎng)。

第2-20刀：距停采線剩余11.4m時，即第2刀煤割完后，在鋪網(wǎng)平直、沒有搓網(wǎng)的情況下，開始沿工作面鋪設(shè)第一道雙層網(wǎng)，否則繼續(xù)向前鋪設(shè)一道單層網(wǎng)。鋪雙層網(wǎng)時，下層網(wǎng)與上層網(wǎng)順茬鋪設(shè)（上層網(wǎng)壓下層網(wǎng)），上層超前下層網(wǎng)寬度的1/2，采用聯(lián)網(wǎng)絲每隔100mm進行雙股聯(lián)接。聯(lián)網(wǎng)時，相鄰兩排菱形網(wǎng)短邊搭接口左右錯開300～400mm。鋪網(wǎng)超前割煤刀數(shù)兩刀。

第3-20刀：距停采線剩余10.2m時，即第3刀煤割完后，開始沿工作面方向在網(wǎng)中間掛ф28mm鋼絲繩，每割一刀煤，拉一根鋼絲繩，鋼絲繩兩頭必須用繩卡固定在正、副巷的頂錨索上，每隔200mm用聯(lián)網(wǎng)絲將鋼絲繩與菱形網(wǎng)進行固定（巷道錨索垂直頂板呈25°角施工[3]，其中，錨索選用ф17.8×9300mm型錨索，錨固劑采用CK2340、Z2388型樹脂錨固劑各2條進行錨固[4]，配合12×400×400mm鋼板及鎖具漲拉預(yù)緊至30MPa）。每端用4個繩卡，此后每個循環(huán)掛一道鋼絲繩至第20刀割完（鋼絲繩間距0.6 m，共鋪設(shè)17道鋼絲繩）。

第13刀：距停采線剩余4.8m時，開始在支架頂梁前端沿頂板平行于工作面方向施工第一排頂錨索，共施工8排頂錨索。

第17-20刀：此段為回撤通道，工作面推進到距停采線剩余2.4m時，即第16刀煤割完后（割16刀過程中不允許拉超前架），拆除支架連接頭，將工作溜子與支架脫離，使用單體支柱進行推溜[5]；工作面推進到停采線時，即機組割最后一刀煤后，對最后一排頂錨索進行施工，同時在煤壁施工幫錨桿，當(dāng)架前頂板壓力增大，破碎時，采用人工用風(fēng)鎬刷擴的方式，最終形成回撤通道。

4 2-106B工作面回采期間巷道狀態(tài)

2-106B巷道的超前支護措施是在兩架梯形棚中間的兩幫各補打一個單體支柱，在巷道中間偏右側(cè)補打一個單體支柱。

為了進一步評價2-106B工作面末采階段巷道圍巖的穩(wěn)定性，在2-106B工作面回采過程中的起始230m期間段對2-106B巷道進行了全程的考察，主要的目的是考察2-106B工作面的超前支承應(yīng)力對2-106B巷道的影響。經(jīng)考察，230m巷道除了局部范圍變形較嚴重，其余范圍巷道狀態(tài)良好，完全能夠滿足回采需求，巷道狀態(tài)如圖5所示。

圖5 2-106B2巷道狀態(tài)

5 結(jié) 語

針對晉煤2-106B工作面地質(zhì)情況，進行了工作面礦壓顯現(xiàn)分析，設(shè)計了該工作面在末采階段的施工工藝，并提出相應(yīng)的支護控制技術(shù)。通過監(jiān)測觀察，在工作面回采過程中的230m范圍內(nèi)，巷道圍巖除了局部范圍變形較嚴重，其余范圍巷道狀態(tài)良好，完全能夠滿足回采正常使用需求。實踐證明，2-106B回采工作面末采階段工藝設(shè)計合理，具有一定的推廣價值。