孤島綜放工作面防傾滑塊挖潛技術(shù)研究

孤島綜放工作面防傾滑塊挖潛技術(shù)研究

隨著煤礦資源的減少，米村開采頂板業(yè)務(wù)主要集中在采礦支柱，運(yùn)輸材料和運(yùn)輸煤路的礦壓特別明顯，對(duì)道路維護(hù)造成了一些影響。為了改善運(yùn)輸環(huán)境，提高維護(hù)強(qiáng)度，我們選擇了26個(gè)最具代表性的區(qū)域，并對(duì)采樣進(jìn)行了研究和試驗(yàn)。1工作面布置方案米村煤礦26擴(kuò)大區(qū)煤柱工作面走向長313m,傾斜長201m,運(yùn)料巷、運(yùn)煤巷均采用12.5m229U型鋼金屬支架支護(hù),在超前煤壁20m范圍采用2.8m的液壓支柱與巷道規(guī)格相符的3.6m的Π型鋼梁進(jìn)行單棚替棚,切巷采用ZFZ3600-19/28LT支護(hù),采用傾向長壁后退式綜合機(jī)械化開采,全部垮落法控制頂板。該工作面北為已回采結(jié)束的21061工作面,東部沿260031工作面采空區(qū)邊緣掘巷,南部為26擴(kuò)大區(qū)膠帶巷、軌道巷石門。西部分別為僅回采結(jié)束不到25,35d的260071、260051工作面及已回采結(jié)束的260061工作面,局部在260061工作面采空區(qū)內(nèi)布置,且工作面存在2條不同層位(局部分別在煤層、煤層頂板、煤層底板)沿走向回采的26擴(kuò)大區(qū)運(yùn)煤巷、運(yùn)料巷(圖1)。在采面開始組織生產(chǎn)前,運(yùn)煤巷、運(yùn)料巷按照上述施工方式進(jìn)行了替棚施工,但往往施工不到3d時(shí)間,替棚所使用的液壓支柱就出現(xiàn)柱腿歪斜、柱爪不卡Π型鋼梁牙、棚梁下沉等現(xiàn)象,局部段在回采推進(jìn)5m后,原替棚2.5m的高度降低到僅1.5m,巷幫支柱有2/3出現(xiàn)憋幫、支柱歪旋現(xiàn)象,進(jìn)入尾巷后棚梁變形、斷面縮小,無法回收支護(hù)材料,給該面造成大量的人力、物力、財(cái)力的浪費(fèi)。2巷道圍巖應(yīng)力集中,巷道支護(hù)困難(1)受跳采影響,該面屬于典型的孤島綜放工作面,受其影響巷道圍巖及煤體破碎層松動(dòng)厚度大、巷道圍巖賦存狀態(tài)復(fù)雜、采動(dòng)影響強(qiáng)烈、單一和被動(dòng)支護(hù)方式是造成回采巷道變形破壞的原因。(2)由于采面周圍均為采空區(qū),煤層開采引起回采空間周圍巖層應(yīng)力重新分布,尤其在回采空間周圍煤柱上造成應(yīng)力集中,導(dǎo)致布置在煤層中的巷道變形急劇增大,采空區(qū)側(cè)向支承壓力的作用以及鄰近采面動(dòng)壓影響,致使巷道圍巖變形加劇,承載結(jié)構(gòu)受到嚴(yán)重影響,巷道維護(hù)困難。(3)當(dāng)?shù)V壓大于U型鋼支架承載能力時(shí),U型鋼棚變形損壞,支架低阻滑移嚴(yán)重,導(dǎo)致巷道斷面減小,這是工作面兩巷難以維護(hù)的主要原因。(4)平時(shí)施工過程中,采取了增加抬棚個(gè)數(shù)加固維護(hù)巷道措施,切巷采取了降低采高和落巷措施,為減少大面積打渣現(xiàn)象,提高煤炭發(fā)熱量,端頭支架在回采到位時(shí),回采幫采取了巷頂卸壓上提支架高度措施。受端頭支架拉移時(shí)棚梁上下活動(dòng)影響,所架設(shè)的支架受壓不均,如此反復(fù)卸壓、支撐,使頂板完整性多次受到破壞,增加了巷道的下沉量,增大了下沉速度。3屋頂維護(hù)針對(duì)上述問題,在回采過程中從主動(dòng)支護(hù)、維護(hù)頂板穩(wěn)定技術(shù)著手,采取了以下措施。3.1u型鋼超壓板支設(shè)在運(yùn)煤巷超前替棚12m范圍外,根據(jù)運(yùn)煤巷轉(zhuǎn)載機(jī)膠帶機(jī)尾滑道上有效高度為2.0m、寬度為2.4m,同時(shí)兼顧行人寬度不低于0.7m的限制,實(shí)施了U型鋼超前打設(shè)增壓點(diǎn)柱技術(shù),即采用U型鋼單塊卡纜配0.4m的花邊Π型鋼為支撐底座,長度以滿足支設(shè)1根液壓單體支柱位置為準(zhǔn),上方采用L型螺栓固定在U型鋼支架∩型處,為防止頂壓造成支架下沉,減少鉆底量,液壓單體支柱下墊道木,增加接觸面積,從而達(dá)到有效提高支架整體性和穩(wěn)定性目的。3.2u鋼展開結(jié)構(gòu)加固(1)框架型聯(lián)鎖器支護(hù)工藝在回采過程中對(duì)超前支護(hù)運(yùn)料巷、運(yùn)煤巷替棚6～8m范圍外,首先按照巷道斷面量取了所需支護(hù)支架尺寸,采用了Π型鋼U型支架支撐技術(shù)。但在使用過程中發(fā)現(xiàn)支架受較大壓力后,在替換U型支架時(shí)易出現(xiàn)“上下竄動(dòng)”易傷人的安全隱患、巷道局部變形后原所加工的尺寸不符合支護(hù)要求等缺點(diǎn),為進(jìn)一步達(dá)到支護(hù)要求,將Π型鋼U型鋼支架中原來為1整根(一般長2.3～2.5m,運(yùn)送為2人抬運(yùn)的支架)改為兩截式,長度為1.6～1.8m,相互搭接不少于1.0m,連接部分采用框架型聯(lián)鎖器進(jìn)行加固(圖2)。為增加摩擦力,在兩平面中間墊設(shè)舊膠帶條,U型鋼伸縮梁支架投入使用后,具備了連接簡單、靈活性強(qiáng)、可操作性強(qiáng)、作業(yè)人員易掌握、勞動(dòng)效率高等優(yōu)點(diǎn)。(2)u型鋼伸縮支架下巷道①架設(shè)要求。側(cè)壓較大地段自采面上下安全出口向外替棚8m以外開始架設(shè)U型鋼伸縮支架,每架采用2道間距均勻的聯(lián)鎖器連接,采用340mm螺栓加固;加固長度為運(yùn)料巷超前支護(hù)15m,運(yùn)煤巷超前支護(hù)12m。②架設(shè)方式。原則上在運(yùn)料巷替棚過程中采取“邊回邊架設(shè)”依次循環(huán)作業(yè)方式。③架設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。上下搭接時(shí)頂梁以行人幫在上為準(zhǔn),頂梁平直,聯(lián)鎖器以中間一道為標(biāo)準(zhǔn),其他2道均勻布置,架設(shè)后的支架成一個(gè)平面、聯(lián)鎖器、支柱均成一條直線,支柱手柄、注液閥朝向,支柱明柱高度、尼龍柱鞋使用均與替棚后架設(shè)抬棚標(biāo)準(zhǔn)一致;架設(shè)U型鋼伸縮支架后的巷道,運(yùn)料巷保證行人寬度不少于1.3m,運(yùn)煤巷寬度不少于0.7m,巷高不低于2.0m,并將浮煤雜物清理干凈。④架設(shè)U型鋼伸縮支架。先量取巷道斷面有效尺寸,根據(jù)尺寸將2根支架進(jìn)行搭接,搭接部分采用與工字鋼寬度、搭接長度相符的舊膠帶墊設(shè)后,用螺栓固定,然后在巷幫采用液壓支柱緩慢注液升起,直至與其他所架設(shè)的U型鋼伸縮支架水平,緊固螺栓,并對(duì)支柱進(jìn)行二次注液,保證支柱初撐力不低于50kN。⑤站柱。若柱的位置與支架接觸點(diǎn)無法卡入牙形槽時(shí),則必須采用片木或舊膠帶墊設(shè),杜絕面與面之間直接接觸,且支柱防倒設(shè)施齊全、可靠。⑥卸U型鋼伸縮支架。首先對(duì)兩幫液壓支柱進(jìn)行少量卸載,降低對(duì)頂梁的支撐力,然后由兩端向中間逐步松動(dòng)螺栓,待支架受力緩解后進(jìn)行拆除,拆除過程中人員應(yīng)避開U型鋼伸縮支架上下竄動(dòng)波及范圍,待其松動(dòng)后,人員應(yīng)站在已架設(shè)好的U型鋼伸縮支架巷道下方,采用1.5m長的鋼釬撬除支架。施工過程中1人作業(yè)、1人指揮,其他無關(guān)人員嚴(yán)禁進(jìn)入施工范圍,待U型鋼伸縮支架安全下落后,指派專人觀察幫頂圍巖情況,待隱患排除、確認(rèn)安全無誤后,方可組織人員進(jìn)行搬動(dòng)。3.3.2.2推廣型鋼梁替棚為應(yīng)對(duì)尾巷回收頂?shù)装逡平看蟆㈨肥姿渎駢喉斄?、人員回收比較困難等不利因素,及時(shí)調(diào)整了技術(shù)思路,在超前支護(hù)8m范圍內(nèi)將原Π型鋼替棚技術(shù)在綜采工作面進(jìn)行了嘗試,將原整根Π型鋼支架分別加工成長1.6,2.6m的Π型鋼梁(用于運(yùn)輸巷),長1.6,3.0m的兩截式Π型鋼梁(用于運(yùn)煤巷),采取上下相互搭接的連接方式進(jìn)行超前替棚。施工前根據(jù)巷道斷面,提前將長短梁固定連接牢固,兩梁搭接以長梁在下、短梁在上、運(yùn)料巷短梁在上幫、運(yùn)煤巷短梁在下幫、各自搭接1.0m為原則,用聯(lián)鎖器對(duì)搭接段兩端距Π型鋼端頭0.5m處進(jìn)行固定,替棚后的巷道要及時(shí)采用鉸接梁配液壓支柱打設(shè)抬棚,在進(jìn)入采空區(qū)進(jìn)行回收時(shí),采用1.5m長Π型鋼先套棚,然后用單體液壓支柱點(diǎn)在長短梁搭接的中心,將固定在長短梁上的擋板、螺絲去掉,逐步回收支架;但在使用時(shí)要求所上的螺帽必須超過4個(gè)絲扣、抬棚必須站在搭接位置下方,防止螺栓受壓變形造成斷裂傷人事故。3.4鋼梁的制作為防止支架受力后,液壓支柱出現(xiàn)脫離Π型鋼梁牙造成支柱憋幫傷人、多次活柱現(xiàn)象,根據(jù)采面施工用途及Π型鋼規(guī)格尺寸,事先在庫房對(duì)所用的Π型鋼梁進(jìn)行加工:在距Π型鋼梁頭兩端第3個(gè)牙位置,上下2個(gè)平面均采用20mm鋼板焊接寬15mm防支柱傾倒裝置,鋼板焊接后周邊無毛刺,并在其裝置內(nèi)面焊接M15螺帽穿鋼絲繩預(yù)防傷人裝置。3.5松開臂去除壓力(1)液壓支柱卸壓該技術(shù)實(shí)施后雖然減少了超前支護(hù)維護(hù)段的次數(shù)、人員工效的投入,但通過對(duì)巷道頂?shù)装濉蓭鸵平坑^測(cè),支架仍存在受壓下沉、液壓支柱柱腿憋幫現(xiàn)象,根據(jù)巷道收斂、受壓情況,為保證替棚期間梁頭抓幫,不抓幫之處采用充填煤袋或背設(shè)道木等措施加固后,在站設(shè)液壓支柱時(shí)對(duì)巷幫進(jìn)行掏槽卸壓,卸壓槽以距支柱200mm為宜。卸壓槽的挖設(shè),有效杜絕了液壓支柱憋幫、損壞現(xiàn)象,減少了日常額外維護(hù)工效的投入;需注意卸壓期間必須保證梁頭抓幫,并事先對(duì)巷道進(jìn)行淺孔注水,巷幫卸壓區(qū)松動(dòng)的椽子要采用網(wǎng)繩捆綁處理。(2)煤體濕濕性測(cè)定Π型鋼卸壓技術(shù)實(shí)施后效果明顯,為進(jìn)一步采取主動(dòng)維護(hù),首先按照巷道輪廓對(duì)上下兩巷進(jìn)行了淺孔注水,沿巷道輪廓均勻打4個(gè)孔,間距3.0m,鉆孔角度與煤層夾角為10°～20°上仰角,孔深6～8m,時(shí)間均在1.5h以上,以煤體充分濕潤為準(zhǔn);然后采取松幫卸壓,施工順序按照采面走向長度采取由外向里滯后淺孔注水20m外進(jìn)行施工,施工位置自U型支架卡纜二碼向下位置,施工時(shí)先對(duì)U型鋼支架二碼處采用探煤鉆桿對(duì)巷幫卸壓段打1.8m長的木錨桿進(jìn)行加固處理,然后沿阻燃網(wǎng)搭接位置對(duì)巷幫進(jìn)行松幫卸壓,對(duì)于卸壓深度超過0.5m段,采取先用蜂窩塑料網(wǎng)配合?20mm×1.8m木錨桿、400mm×150mm(寬×厚)木蓋板進(jìn)行錨固,后進(jìn)行補(bǔ)充注水方式進(jìn)行處理(圖3)。4提高了材料回收效率為檢驗(yàn)綜合維護(hù)的效果,在回采過程中,對(duì)采面支護(hù)實(shí)施段進(jìn)行了頂板監(jiān)測(cè),通過礦壓觀測(cè)可知:①Π型鋼伸縮支架的應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)了一次投入、多次使用,把成本降到了最低;運(yùn)用后,解決了尾巷斷面小、減輕了人員勞動(dòng)強(qiáng)度,提高了尾巷材料回收效率。②在原有替棚施工的基礎(chǔ)上,無需額外增加人員對(duì)替棚巷道進(jìn)行二次維護(hù),且滿足了生產(chǎn)需要。③增設(shè)防支柱傾倒裝置后對(duì)采面運(yùn)煤巷、運(yùn)料巷液壓支柱配Π型鋼支護(hù)進(jìn)行了更換處理,有效解決了單體液壓支柱脫柱爪現(xiàn)象、杜絕了倒柱傷人事件發(fā)生。④自綜合維護(hù)技術(shù)實(shí)施后,有效增加了