松散圍巖條件下綜放工作面末采快速貫通技術(shù)研究

1、    松散圍巖條件下綜放工作面末采快速貫通技術(shù)研究    郎軍 郭璋 韓偉摘要：針對(duì)松散圍巖條件下綜放工作面末采管理問題，采用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐和理論分析相結(jié)合及以往工作面實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)伊泰京粵酸刺溝礦業(yè)有限責(zé)任公司6上117工作面末采期間相關(guān)事項(xiàng)進(jìn)行了研究總結(jié)，結(jié)果表明：設(shè)備撤出巷位置規(guī)格、支護(hù)形式、等壓讓壓煤柱的留設(shè)及工作面工程質(zhì)量等關(guān)鍵性因素采取了針對(duì)性的煤體加固、礦壓管控、工藝改進(jìn)等主動(dòng)預(yù)防技術(shù)措施，可以為綜放工作面貫通能夠起到快速優(yōu)質(zhì)安全的效果。關(guān)鍵詞：綜放工作面;末采;等壓讓壓;支護(hù)：td323 ：a ：1001-5922（2019）12-0097-0

2、3采煤工作面回撤是開采的一道重要工序，直接影響到礦井的安全、產(chǎn)量、效益及工作面搬家速度1-4。根據(jù)現(xiàn)階段研究實(shí)踐情況，對(duì)于綜放工作面末采貫通進(jìn)行了大量實(shí)踐和研究，而松散圍巖條件下綜放工作面安全高效貫通研究較少。文章通過總結(jié)分析伊泰酸刺溝煤礦6上117工作面末采貫通期間的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，在煤體加固、礦壓觀測(cè)、工藝改進(jìn)等方面采取了針對(duì)性的主動(dòng)預(yù)防技術(shù)措施，可為同類型礦井的煤礦末采提供借鑒。1 6上117工作面概況酸刺溝礦井位于準(zhǔn)格爾煤田中西部，地形總體為北高南低，在此基礎(chǔ)上又表現(xiàn)為中部高而向東西兩側(cè)漸低之變化趨勢(shì)。6上117工作面位于井田一盤區(qū)南翼，工作面南北走向3292m，工作面傾向254.6m，煤層

3、傾角l°6°。該工作面上方為4煤4201工作面和4203工作面的部分采空區(qū)，煤層間距平均約55m，平面對(duì)照?qǐng)D如圖1所示。煤厚平均14.4m。機(jī)采高度3.8m，放頂煤平均厚度10.6m?；夭晒こ讨泄ぷ髅娼衣稊鄬?條，沖刷帶3處。該工作面地形縱橫切割，形成梁峁、枝狀溝谷。工作面地形總體南部和北部較高、中部大面積低洼，高差約159.6m。2 末采前期準(zhǔn)備工作2.1設(shè)備撤出巷的支護(hù)6上117回采工作面煤層大部分頂板無(wú)直接頂，老頂為灰白色一灰色中粗粒砂巖、礫巖，泥質(zhì)或鈣質(zhì)膠結(jié)弱，圍巖松散，厚度3057m。直接底為灰色泥巖，如圖2所示。老頂?shù)姆€(wěn)定性是決定采場(chǎng)空間穩(wěn)定性的主導(dǎo)因素嘲?？紤]

4、合理避開地表起伏、上覆煤柱、地表建筑及順槽揭露情況，最終確定距工作面切眼3292m處開設(shè)單通道設(shè)備撤出巷，巷道規(guī)格寬*高=5600mm×4200mm。頂部錨索規(guī)格21.6×12000mm，煤柱幫采用18.9×6300mm型錨索+w鋼帶支護(hù)，兩順槽靠煤柱幫分別施工17排掛網(wǎng)錨索，方便回撤掛網(wǎng)使用。設(shè)備撤出巷回采幫施工鎖口錨索，方便回撤期間切頂回收跺架，錨索間距1400mm，距貫通幫距離2lomm。膠、輔運(yùn)順槽（回撤通道開口）回采側(cè)20m，煤柱側(cè)10m范圍，使用11#礦用工字鋼+錨索支護(hù)，支護(hù)斷面圖如圖3所示。2.2注漿加固煤體的完整性和強(qiáng)度對(duì)于支撐頂板起著關(guān)鍵作用6

5、。貫通期間，工作面煤體支撐能力必然減小，為了提高煤體的完整性和強(qiáng)度，對(duì)貫通側(cè)全長(zhǎng)及兩順槽回采側(cè)各20m范圍采取預(yù)注crt-101加固材料的措施。由于設(shè)備撤出巷頂煤厚度平均7.2m，上排注漿孔需達(dá)到煤巖交界面。2.3標(biāo)志孔施工煤體二次支護(hù)和注漿加固施工完畢后，施工貫通標(biāo)志孔，為煤機(jī)割煤提供參考。煤機(jī)滾筒直徑2500mm，貫通最佳效果為工作面底板比撤出巷底板高200mm400mm，貫通標(biāo)志孔設(shè)計(jì)距底板2700mm，孔間距10m，變坡處間距調(diào)整為6m，孔深20m。標(biāo)志孔為水平孔，角度不得大于1°。標(biāo)志孔內(nèi)插入pvc管，并注入白灰。3 貫通期間控制技術(shù)3.1頂?shù)装?、采高調(diào)整推進(jìn)至距設(shè)備撤出巷

6、150m時(shí)，對(duì)工作面及設(shè)備撤出巷底板標(biāo)高每間隔20m設(shè)置1個(gè)測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，配合測(cè)量對(duì)工作面寫實(shí)素描。采煤時(shí)及時(shí)抬、剎刀使工作面底板比主回撤通道底板傾向坡度保持高400mm，使撤架時(shí)支架易于拉出;距50m時(shí)，測(cè)量頻次由每?jī)扇找淮握{(diào)整為每日一次。同時(shí)開始逐漸將采高從3.8m降低至3.5m，不再放頂煤，使頂板回轉(zhuǎn)空間減小，從而降低來(lái)壓強(qiáng)度。3.2等壓讓壓煤柱計(jì)算工作面等壓技術(shù)是利用推進(jìn)速度變化對(duì)采場(chǎng)來(lái)壓特征的影響，實(shí)現(xiàn)改變控制來(lái)壓的位置和持續(xù)長(zhǎng)度的目標(biāo)7。根據(jù)頂板災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)顯示，6上117正?；夭善陂g周期來(lái)壓規(guī)律較明顯，來(lái)壓步距平均約37m，來(lái)壓持續(xù)步距一般約12m，來(lái)壓時(shí)支架工作阻力115

7、22.5kn18577.5kn，最大工作阻力18577.5kn。距貫通50m開始不放頂煤后，不放頂煤來(lái)壓步距平均約30m，來(lái)壓持續(xù)步距一般約為8m，最大工作阻力15328.0kn。根據(jù)極限平衡理論，當(dāng)工作面在讓壓位置處于來(lái)壓狀態(tài)時(shí)，且來(lái)壓持續(xù)長(zhǎng)度小于剩余煤柱寬度時(shí)，應(yīng)適當(dāng)降低回采速度，從而降低超前支撐壓力峰值，避開工作面貫通時(shí)的頂板來(lái)壓。當(dāng)在讓壓位置處頂板未處于來(lái)壓狀態(tài)，從而避開來(lái)壓影響8。d1為理論計(jì)算的等壓間隔煤柱寬度，m;d2為保證貫通時(shí)不來(lái)壓的等壓間隔煤柱寬度，m;z1為超前支承應(yīng)力影響下等壓間隔煤柱塑性區(qū)寬度，根據(jù)極限平衡理論，可由式（4）計(jì)算得出;z2為間隔煤柱靠近主回撤側(cè)錨桿錨固

8、范圍，為2.0m; 1c為來(lái)壓持續(xù)長(zhǎng)度，根據(jù)末采階段來(lái)壓顯現(xiàn)取8m;k為考慮綜放影響增加的穩(wěn)定性系數(shù)，取1.2。m為煤層采高，取3.8m;f為層面間的摩擦因數(shù)，取0.4;為煤體的內(nèi)摩擦角，取25°為煤柱側(cè)向約束力，取0.1mpa;c為煤層與頂板黏聚力，取5.6mpa;k為應(yīng)力集中系數(shù)，2.5;為煤層重力密度，23.5kn/m3;h為煤層埋深，取275m。計(jì)算得出d1取18.84m，運(yùn)用貫通前期推進(jìn)速度調(diào)控和等壓開采技術(shù)，使工作面推至距設(shè)備撤出巷18.84m附近位置時(shí)處于來(lái)壓狀態(tài)。實(shí)際末采時(shí)距撤出巷21m時(shí)仍未見大面積來(lái)壓，工作面中部個(gè)別安全閥開啟，決定等壓，同時(shí)檢修綜放工作面設(shè)備，確

9、保來(lái)壓后快速貫通。3.3掛網(wǎng)、挑梁距撤出巷16m時(shí)頂板來(lái)壓基本通過，調(diào)整工作面與停采線平行，工作面支架排成一條直線（±50mm），保證機(jī)頭、機(jī)尾同時(shí)到達(dá)鋪網(wǎng)線，開始鋪設(shè)高強(qiáng)度聚酯纖維網(wǎng)，本次末采使用兩片柔性樹脂纖維網(wǎng)，第一片網(wǎng)規(guī)格8×265m，強(qiáng)度為600kn，且兩側(cè)（傾向）網(wǎng)邊各編入一道鋼絲繩;第二片網(wǎng)規(guī)格10×265m，強(qiáng)度為800kn，且編入10道鋼絲繩。末采工序?yàn)椋焊蠲悍啪W(wǎng)移架推前部運(yùn)輸機(jī)撩網(wǎng)，采取循環(huán)作業(yè)，待貫通后，挑梁、清煤。貫通后及時(shí)將工作面的網(wǎng)片與設(shè)備撤出巷的網(wǎng)片搭接平整并扭結(jié)好。調(diào)整工作面支架架形，保證支架頂梁挑住設(shè)備撤出巷主通道支設(shè)的工字鋼，長(zhǎng)

10、度不少于400mm，方便支架撤出。4 結(jié)語(yǔ)通過設(shè)備撤出巷前期有條不紊的準(zhǔn)備工作和具體的施工實(shí)踐，此次末采自開始掛網(wǎng)歷時(shí)72h，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)貫通。貫通時(shí)圍巖平穩(wěn)垮落，達(dá)到了預(yù)期效果，在技術(shù)上和實(shí)踐中切實(shí)可行。貫通前設(shè)備撤出巷設(shè)備撤出巷位置規(guī)格、支護(hù)形式、等壓讓壓煤柱的留設(shè)及工作面工程質(zhì)量等關(guān)鍵性因素采取了針對(duì)性的煤體加固、礦壓管控、工藝改進(jìn)等主動(dòng)預(yù)防技術(shù)措施，可以為綜放工作面貫通能夠起到快速優(yōu)質(zhì)安全的效果。其成功應(yīng)用可以為同類型礦井的煤礦末采提供借鑒。參考文獻(xiàn)1李永生，劉彥昌.錨網(wǎng)支護(hù)在綜采工作面回撤通道中的應(yīng)用j.煤炭科學(xué)技術(shù)，2010，38（4）：35-36.2趙軍.大斷面回撤通道錨桿支護(hù)技術(shù)與應(yīng)用j.煤炭科學(xué)技術(shù)，2005，（11）：5-7.3趙總彥，齊光輝.綜放工作面動(dòng)壓條件下設(shè)備回撤通道施工技術(shù)j.煤礦安全，2009，42（12）：50-53.4王紅兵，張路瞎.探析綜采工作面末采末放支護(hù)形式j(luò).礦山機(jī)械，2009，37（7）：16-19.5劉長(zhǎng)友，曹勝根等.綜放末采期間的礦壓特征j.煤炭科學(xué)技術(shù)，1998，5（5）：48.6高登瓦.7m大采高綜采工作