近距離煤層采空區(qū)下切眼掘進(jìn)技術(shù)

開灤股份有限公司呂家坨礦業(yè)分公司 楊樹東

近距離煤層采空區(qū)下切眼掘進(jìn)技術(shù)

開灤股份有限公司呂家坨礦業(yè)分公司 楊樹東

5886工作面位于－800八采皮帶石門、軌道石門東翼。東以設(shè)計(jì)切眼為界，西以設(shè)計(jì)停采線為界，上以設(shè)計(jì)軌道巷為界，下以設(shè)計(jì)皮帶巷為界。該工作面地面相應(yīng)位置位于小寨村東南約1.3 km處。地面標(biāo)高＋34m，工作面標(biāo)高－714.6～－620 m，上覆7煤層。5876工作面于2009年回采完畢，東為呂林井田邊界,傾斜上方5884工作面于2010年回采完畢，其它尚無(wú)采掘工程。開灤集團(tuán)呂家坨礦業(yè)公司5886工作面切眼上部頂板為0.3 m左右的偽頂，為炭質(zhì)泥巖；部分區(qū)域煤層合區(qū)，上覆為5876工作面采空區(qū)破碎煤矸膠結(jié)成的假頂，破碎嚴(yán)重，極易發(fā)生冒頂事故。本文，筆者以5886切眼掘進(jìn)以來(lái)所遇到的問(wèn)題，分析近距離煤層采空區(qū)的切眼掘進(jìn)方法。

一、5886切眼地質(zhì)條件和生產(chǎn)技術(shù)條件

1.煤層賦存情況。8煤層為穩(wěn)定中厚煤層，煤厚2.1 ～ 2.6 m，平均煤厚2.3 m，煤層呈黑色，以光亮型為主，主要為層狀、塊狀或粉末狀，中軟或軟，煤層中下部局部夾小于0.05 m泥巖夾石一層。全工作面煤層傾角為21° ～ 30°，平均傾角為25°。該區(qū)域自西向東7–8煤層間距逐漸減小，間距由4.7 m減至0.3 m，切眼處煤層間距為0.3 m，部分區(qū)域合區(qū)，平均間距3.7 m，切眼方向煤層傾角為24°。8–9煤層平均間距為13.2 m。

2.生產(chǎn)技術(shù)條件。5886切眼設(shè)計(jì)長(zhǎng)度120 m，切眼斷面為6.9 m（寬）×2.4 m（高）。切眼掘進(jìn)采用先掘小斷面，待貫通后再擴(kuò)寬的方式進(jìn)行施工。小斷面掘進(jìn)采用25U10.4 m2金屬拱型支架支護(hù)，巷道斷面為4.5 m（寬）×2.6 m（高），棚距800 mm，頂部鋪設(shè)8 m×0.8 m塑編網(wǎng)，并用小木板插背。切眼貫通后，再向回采側(cè)擴(kuò)寬2.2 m，達(dá)到6.9 m，擴(kuò)面?zhèn)雀叨葹?.4 m。切眼擴(kuò)面時(shí)采用板棚配合單體柱支護(hù)，梁選用3.8 m長(zhǎng)、斷面為160 mm×180 mm的方子木，柱選用DZ–3.15 m的單體液壓支柱，棚距800 mm，頂部鋪設(shè)4.0 m×1.0 m的菱形金屬網(wǎng)，并用小木板插背。回采側(cè)采用幫網(wǎng)和幫錨桿護(hù)幫，幫錨桿均選用Φ20 mm×2 000 mm的玻璃鋼樹脂錨桿，幫網(wǎng)使用規(guī)格為8 m×0.8 m的塑編網(wǎng)，幫錨桿與板棚子布置在同一個(gè)斷面上，幫錨桿使用兩卷Z2333型樹脂藥卷錨固。錨桿垂直煤壁，間距（800±50）mm，排距（800±50）mm。

二、切眼掘進(jìn)施工工藝

1.小切眼掘進(jìn)施工工藝。由于5886切眼坡度為24°，而掘進(jìn)機(jī)的爬坡能力僅為±18°，因此，5886小切眼掘進(jìn)采用炮掘方式，采用架棚支護(hù)。由于切眼處7、8煤層間距0.3 m，為預(yù)防冒頂和采空區(qū)塌通，在掘進(jìn)時(shí)，留設(shè)1.5 m厚的頂煤，形成煤巖層復(fù)合頂板，加強(qiáng)頂板厚度。

另外，由于切眼施工過(guò)程中巷道坡度為24°，為防止施工時(shí)迎頭煤矸滾落傷人，采用每隔7 m在巷道中部用直徑不小于140 mm的圓木或同等規(guī)格的方子木打一顆中柱，并用10號(hào)鉛絲將規(guī)格為8 000 mm×800 mm的塑編網(wǎng)將中柱聯(lián)上將溜子側(cè)與行人側(cè)隔離開。其中，中柱距迎頭的距離不得大于15 m。另外，為防止工作人員上下礃時(shí)滑倒，切眼施工過(guò)程中在切眼中部設(shè)手繩，手繩用14號(hào)或以上規(guī)格的鉛絲同中柱拴牢并及時(shí)向前倒。

2.切眼擴(kuò)面掘進(jìn)施工工藝。切眼擴(kuò)面采用由上往下的順序掘進(jìn)，擴(kuò)面開口位置為切眼上口和切眼中部，兩頭擴(kuò)面。擴(kuò)面處支護(hù)方式為板棚子配合單體柱支護(hù)。擴(kuò)面時(shí)，垂直切眼方向掘進(jìn)，采用長(zhǎng)2.5 m、斷面為160×180 mm的方子木順切眼方向支護(hù)，向回采側(cè)擴(kuò)寬2.2 m后，在2.5 m方子木下垂直切眼方向托3.8 m大板，再順切眼方向依次掘進(jìn)，回采側(cè)采用幫網(wǎng)和幫錨桿護(hù)幫。

三、掘進(jìn)過(guò)程中的頂板控制

5886切眼頂板巖層僅厚0.3 m，為加強(qiáng)頂板控制，掘進(jìn)作業(yè)時(shí)留設(shè)1.5 m的頂煤，其本身壓力對(duì)巷道不會(huì)產(chǎn)生太大影響,對(duì)巷道產(chǎn)生破壞作用的主要是其上部采空區(qū)的動(dòng)壓，它破壞巷道頂板的穩(wěn)定巖層，使頂板的穩(wěn)定巖層發(fā)生斷裂、破碎、漏空。因此，頂板壓力控制的關(guān)鍵是維持頂部巖層的穩(wěn)定，盡量使巷道頂部煤巖層保持一個(gè)整體，減少掘進(jìn)作業(yè)中的擾動(dòng)，從而使其在巷道頂部形成煤巖層復(fù)合頂板，讓來(lái)自上部采空區(qū)的巨大動(dòng)壓作用在巷道頂部巖層上，但又不產(chǎn)生局部破壞。來(lái)壓時(shí)，使巷道頂板保持整體下沉，礦壓控制就相對(duì)容易多了。另外，在巷道頂部鋪設(shè)頂網(wǎng)是近距離煤層巷道掘進(jìn)中礦壓控制的首選方法。采用金屬菱形網(wǎng)或塑編網(wǎng)能為頂板提供一種有效的托護(hù)，網(wǎng)的張力能很好地把因壓力而發(fā)生斷裂、破碎的巖層牢牢網(wǎng)住，防止頂板漏空。

1.小切眼掘進(jìn)過(guò)程中的頂板控制。小切眼掘進(jìn)過(guò)程中，可采用多動(dòng)手，并以響小炮、挖柱窩、留中心剁的方法掘進(jìn)，以減少炮掘時(shí)對(duì)頂板的擾動(dòng)。另外，為防止頂板不穩(wěn)定并更好地控制頂板，掘進(jìn)時(shí)可采用超前支護(hù)的形式。采用超前打管縫錨桿的方法，可有效加強(qiáng)空頂時(shí)的頂板支護(hù)，在實(shí)踐中也取得了較好的支護(hù)效果。

2.切眼擴(kuò)面時(shí)的頂板控制。切眼擴(kuò)面時(shí)也是采用多動(dòng)手，并以響小炮、挖柱窩、留中心剁的方法掘進(jìn)，以減少放炮時(shí)對(duì)頂板的擾動(dòng)。為更好地控制頂板，掘進(jìn)時(shí)可采用超前支護(hù)配合注漿加固的方法加固頂板，加固材料為北京瑞米1號(hào)A，B組，按體積比1∶1配比使用，注漿孔間距為3.0 m，注漿孔垂直于切眼方向，與水平面呈60°夾角，向回采側(cè)巷幫的斜上方打入，眼深2.0 m。

實(shí)踐證明，應(yīng)用注漿加固技術(shù)可以改善膠結(jié)假頂內(nèi)部的松散結(jié)構(gòu)以及受力狀態(tài)，能提高假頂內(nèi)部的黏聚力及其整體性和穩(wěn)定性。

注漿加固技術(shù)的關(guān)鍵是采用了瑞米有機(jī)化學(xué)加固材料，該材料具有很強(qiáng)的滲透性，其漿液反應(yīng)后的高膨脹性和高黏結(jié)力，使破碎煤巖體的膠結(jié)更加堅(jiān)實(shí)牢固。

打管縫錨桿超前支護(hù)的方法有效地加強(qiáng)了空頂時(shí)的頂板支護(hù)，為掘進(jìn)作業(yè)提供了有力的安全保障。

3.巷道側(cè)壓控制方法。為了防止巷道兩側(cè)煤體鼓出、變形或產(chǎn)生裂隙、松散垮落，支護(hù)上，回采側(cè)巷幫可使用塑編網(wǎng)配合幫錨桿護(hù)幫，老塘側(cè)采用可伸縮性拱形支架配合塑編網(wǎng)護(hù)幫的方案。

四、結(jié)論

通過(guò)5886工作面切眼的順利掘進(jìn)，工作組進(jìn)一步總結(jié)出了一套完整的近距離煤層采空區(qū)下巷道掘進(jìn)技術(shù)，為5886工作面的煤炭的順利開采奠定了基礎(chǔ)，同時(shí)也為呂家坨礦業(yè)公司近距離煤層開采提供一套了可靠的掘進(jìn)安全保障系統(tǒng)。實(shí)踐表明，多種支護(hù)形式、多樣化頂板控制方法的交叉聯(lián)合使用也有了有力的實(shí)踐基礎(chǔ)，在取得良好的掘進(jìn)支護(hù)效果的同時(shí)，也必將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，具有廣闊的推廣和應(yīng)用前景。