懸移支架炮采煤柱工作面25°大仰角回采技術(shù)的實踐

文/郝明

懸移支架炮采煤柱工作面25°大仰角回采技術(shù)的實踐

文/郝明

一、工作面地質(zhì)條件

河南煤化集團(tuán)鶴煤二礦3203延長工作面，井下位于113工作面與114(南)工作面采空區(qū)之間，與3203煤柱工作面相鄰，在二1煤底板等高線-120.0m～-170.0m之間，3203延長工作面所開采煤層為二疊系山西統(tǒng)下部的二1煤層，煤層走向335°～346°，傾向NE，走向仰角24°～26°之間，該工作面由于處于斷層帶中，且臨近采空區(qū)，施工中煤層變化大、壓力大、易破碎片幫。

3203延長工作面上、下順槽沿煤層底板布置，屬全層懸移支架炮采放頂煤工作面，全部垮落法管理頂板，該工作面采用ZH2000/17/25懸移支架支護(hù)，其中：Z—產(chǎn)品類型代碼，H—滑移，2000—工作阻力，17/24—最小/最大采高，上下端頭支護(hù)采用4m長的π型梁4對8根支護(hù)，兩梁八柱，間距500mm。

二、仰角回采工藝問題的研究

3203延長工作面周邊已回采，仰角大及壓力大造成煤墻松軟，煤墻片幫嚴(yán)重，在工作面向前推進(jìn)過程中受片幫影響，嚴(yán)重影響工作面的安全與產(chǎn)量，生產(chǎn)非常被動，表現(xiàn)在以下幾個方面：

1.3203延長工作面為煤柱開采，應(yīng)力主要集中在煤壁，當(dāng)應(yīng)力達(dá)到一定值時，煤體加劇破壞，造成煤壁片幫，煤墻片幫嚴(yán)重時，頂板難以控制。

2.仰采坡度大，懸移支架向前移架過程中容易將支架后立柱壓牢、壓死，移架時阻力大造成移架困難。

3.按照25°仰采計算，每推一趟工作面大槽時必須提槽調(diào)頂約300mm～400mm左右，調(diào)頂時容易造成頂板破碎，移架過程中，支架也必須隨底板的仰采坡度而提支架的高度，這樣就會出現(xiàn)支架的高度達(dá)不到要求，將支架壓死。

4.上下端頭使用4m排型梁支護(hù)，受仰采影響，端頭支護(hù)壓力全部指向老塘，排型梁形成“高炮”支護(hù)，給端頭支護(hù)造成安全隱患，并制約正常推進(jìn)。

5.上下順槽替棚段頂壓、側(cè)壓大，容易造成棚梁歪扭，給順槽支護(hù)帶來困難。

三、回采過程中控制技術(shù)及實施方案

1.首先確保懸移支架及液壓系統(tǒng)完好，無漏液竄液現(xiàn)象，乳化液配比達(dá)到規(guī)定2%～3%要求，防止?jié)舛炔贿m影響液壓系統(tǒng)正常工作或造成液壓元件損壞。

為保證支架的支護(hù)強度，要求工作泵壓力不得低于30Mpa，加強對工作面所有液壓支架檢修工作，確保每一組支架都處于正常狀態(tài)。

為保證支架工作壓力正常檢測，在每隔10組懸移支架上安裝一組礦壓測力表，對支架進(jìn)行全天候檢測，安排專人對礦壓數(shù)據(jù)收集，按照收集礦壓數(shù)據(jù)情況進(jìn)行壓力分析，可較好地實現(xiàn)對支架初撐力及工作阻力的測定，準(zhǔn)確掌握周期來壓步距。

周期來壓期間，除加強支架的支護(hù)質(zhì)量管理，確保所有支架均達(dá)到初撐力要求，根據(jù)壓力分析情況積極采取有效措施加強煤壁支護(hù)管理。

2.由于工作面仰角較大，降架移架時后立柱柱芯升不到一定高度，在回采過程中采取卸載拉架，將前后立柱卸載移頂梁后，采取先升后立柱，當(dāng)后立柱不低于300mm后，再升緊前立柱，并嚴(yán)格對后立柱進(jìn)行驗收管理，確保后立柱高度達(dá)到規(guī)定要求。

3.在回采過程中，高應(yīng)力破壞了煤層的連續(xù)完整性，節(jié)理、裂隙發(fā)育，煤體結(jié)構(gòu)變得相對松散，抗壓強度降低。周期來壓時，工作面煤層頂板壓力驟然增大,煤層受到擠壓，很容易從煤層上滑塌下來，從而造成煤墻酥松片幫嚴(yán)重。為增加煤墻的穩(wěn)定性，采取支架上連接菱形網(wǎng)，超前護(hù)頂?shù)绒k法，確保煤墻的穩(wěn)定性。為防止架前空頂，對片幫嚴(yán)重處嚴(yán)格控制炮眼數(shù)量及裝藥量，只放底炮，不放腰炮，一次起爆，煤墻松軟時采用風(fēng)鎬或手鎬落煤，避免放炮對煤體造成二次震動破壞。針對出現(xiàn)片幫走向長度超過500mm的地點，采取技術(shù)革新后的支護(hù)方式維護(hù)煤墻及頂板，防止片幫延深。

4.工作面采用淺孔注水，注水壓力不低于18Mpa，注水孔沿走向布置，參數(shù)為：空間隙5m，孔深6m，仰角40°～50°。注水結(jié)束后用黃土將注水孔封填，防止水從孔中流出，保證每個孔注水量總量大于或等于該鉆孔預(yù)濕煤體平均含水量的1.5%，該煤壁淺孔注水方案不僅增強煤體的粘結(jié)力和煤體的塑性，而且提高了煤體抗剪強度，從而減少了煤壁片幫的次數(shù)。注水孔參數(shù)如下圖：

四、加強技術(shù)管理，改變施工工藝

1．控制采高防片幫技術(shù)措施

工作面頂板壓力是隨采高增加而增大的,煤壁前方垂直應(yīng)力集中程度也隨之增大,而且采高越大,煤壁重心越高,也就越不穩(wěn)定,煤層自然容易垮落。鑒于此，經(jīng)過反復(fù)實踐論證，采高由以前的2.1m調(diào)整到目前的1.9m，能有效預(yù)防煤壁片幫。

2．創(chuàng)新煤壁超前支護(hù)方式技術(shù)措施

經(jīng)現(xiàn)場研究分析，利用懸移支架間隙，選用2.4mπ型梁放置在頂托橫梁上，當(dāng)放炮后片幫超過前探梁護(hù)頂寬度時，及時竄π型梁架走向棚，一梁兩柱，用板料、條棍、荊笆等物料將頂板背實，不影響移架操作，實現(xiàn)及時支護(hù)，有效控制煤壁片幫，而且降低了工人勞動強度，提高了工程質(zhì)量，如下圖。

3．創(chuàng)新順槽超前支護(hù)方式技術(shù)措施

針對上下順槽替棚段頂壓、側(cè)壓大，易造成棚梁歪扭、支護(hù)難度大等不利情況進(jìn)行分析研究，對上下頂壓超前支護(hù)方式進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，順槽超前支護(hù)替棚段及U型棚段采用門式支護(hù)方式進(jìn)行加固支護(hù)，該門式支護(hù)方式即：在順槽超前支護(hù)替棚段每組排型梁之間加打一個頂撐梁，在頂撐梁兩端用兩根梁腿進(jìn)行加固支撐。在U型棚段每個U型棚梁下加打一個頂撐梁，在頂撐梁兩端用兩根梁腿進(jìn)行加固支撐；經(jīng)現(xiàn)場實踐論證，該支護(hù)創(chuàng)新（門式支護(hù)）能有效防止頂壓、側(cè)壓大造成順槽棚梁歪扭現(xiàn)象發(fā)生，該技術(shù)已在鶴煤集團(tuán)公司推廣。

五、結(jié)論及效果分析

經(jīng)實踐證明，3203延長面走向22°大仰角回采技術(shù)切實可行，效果顯著，理順了炮采煤柱工作面走向大仰角回采工藝，改變了生產(chǎn)被動局面，保證了安全生產(chǎn)，為礦井的持續(xù)、健康、穩(wěn)定發(fā)展起到了重要的作用，經(jīng)濟(jì)效益增加明顯。

3203延長工作面采用“五采一準(zhǔn)”作業(yè)方式，每個生產(chǎn)小班采放一個循環(huán)，一個循環(huán)可增加產(chǎn)量約60噸，每個月增產(chǎn)60×5×15=4500噸，每噸煤按600元計算，每月可增加經(jīng)濟(jì)效益4500×600=27萬元。

（作者單位：河南煤化集團(tuán)鶴煤集團(tuán)二礦）

（責(zé)任編輯：李元）