邊角殘余煤柱“扇形”收作技術

李金銘

(1.安徽理工大學，安徽 淮南232001；2.皖北煤電集團公司，安徽 宿州234011)

0 前言

百善煤礦681 工作面位于該礦六八采區(qū)邊緣地帶，其工作面屬邊角殘余煤柱開采，工作面機巷走向長178m，風巷走向長148m，傾斜寬由14m～91m，工作面極不規(guī)則。 該工作面順槽采用工字鋼架棚支護。由于工作面受香椿園向斜和異常區(qū)影響，地質(zhì)條件較為復雜，同時又是回收邊角殘余煤柱，存在著壓力大，頂板破碎，質(zhì)量不高等問題，因此必須尋求一種適合于復雜地質(zhì)條件下邊角煤柱開采技術。經(jīng)過長期的開采經(jīng)驗認為“扇形”回采具有可行性。

1 支護參數(shù)設計

根據(jù)工作面頂板巖性，對工作面支護進行計算，采取合理的支護參數(shù)，同時對煤壁受力及支架作用力進行力學平衡分析，確保工作面在合理的支護條件下安全回采。

（1）采用經(jīng)驗公式計算支護強度

Pt= 9.81hrk= 9.81×2.6×2.5×4= 255.1kN/m2

式中∶Pt——工作面合理的支護強度，kN/m2；

h——采高，m；

r——頂板巖石的密度，t/m3，一般取2.5

k——工作面支柱應支護的上覆巖層厚度與采高之比，一般為4～8 本工作面取4。

（2）工作面合理的支柱密度

n=pt／Rt=255.1/207.4=1.23 根／m2

式中∶n——支柱的支護密度，根／m2；

工作面基本支架的排距為1.2m，則基本支架的柱距∶

L柱=1.0/（L排×n）

=1.0/（1.2×1.23）

=0.68m

取基本支架的柱距0.5m，偏差不超過±100mm。

綜合上述，根據(jù)工作面頂?shù)装鍡l件，該工作面采用“三·四”峒管理。

2 問題分析

該工作面屬于回收邊角殘余煤柱塊段工作面，設計時其機風兩巷走向長相差約40m（即工作面與收作線存在不平行問題）。傳統(tǒng)的采煤工藝是對工作面進行甩采。但每班必須對所甩采的施工地點的棚梁進行調(diào)整，確保工作面棚梁重直于工作面。同時甩采由于工作面延長，須加設一部40T 鏈板機。

其弊端如下∶

（1）存在工作面規(guī)格質(zhì)量問題；（2）由于工作面地質(zhì)條件復雜，頂板破碎，調(diào)整棚梁時存在較大的安全問題；（3）增加一部40T 鏈板機，存在設備管理及維護問題；（4）存在整個工作面壓力集中問題。

3 施工方法

（1）對巷道進行套棚采取分段超前支護形式，即機尾距聯(lián)巷剩余20m 時，完成對風巷聯(lián)巷口前后10m 的超前支護；機尾推到聯(lián)巷時，完成聯(lián)巷內(nèi)機尾30m 的超前支護工作；然后每班安排正常往前挑棚，始終保證距機尾不少于30m。

（2）聯(lián)巷內(nèi)風門由通風區(qū)負責更換為風障；風筒由通風區(qū)負責逐漸縮短。

（3）工作面過聯(lián)巷收作過程中，每班都要及時逐漸縮短工作面鏈板機，并進行回棚。

（4）當工作面機巷回采機風聯(lián)巷口30m 時，提前由機風聯(lián)巷口向外30m 在工字鋼棚下打點柱進行支護。

（5）聯(lián)巷內(nèi)支護形式∶挑三排一梁兩柱走向棚。

（6）加強聯(lián)巷內(nèi)的礦壓觀測，保證初撐力，發(fā)現(xiàn)有推棚、脫檔、單體泄液等情況要立即處理。

4 注意事項

（1）由于工作面與收作線夾角較大，回采期間其機尾三角區(qū)域處的應力相對集中，必須重點加強此區(qū)域的頂板及煤幫管理，保證所有支柱初撐力符合標準。

（2）每班安排專人對該區(qū)域的頂板及煤幫進行加強管理，發(fā)現(xiàn)有不合格的支柱必須及時進行整改，確保所有支柱支設正規(guī)有勁。

（3）由于此區(qū)域的應力較為集中，壓力顯現(xiàn)較為明顯，回采期間，必須保證過頂質(zhì)量，笆片、塘柴棍壓茬距離符合標準，必要時棚檔之間可以加大過頂密度。

（4）為了保護該區(qū)域的頂板及煤幫，此區(qū)域放炮時盡量以放震動炮為主，控制好裝藥量，防止爆破時出現(xiàn)冒頂事故。

（5）每班作業(yè)前，班隊長必須首先對機尾應力集中區(qū)的頂板、煤幫以及支護情況進行排查， 發(fā)現(xiàn)有不合格的必須安排專人進行整改，符合標準后方可進行作業(yè)。

（6）當工作面機尾縮短至香椿園向斜軸F681-11 斷層區(qū)域時，必須及時進行超前管理，確保該區(qū)域的頂端面距符合標準，支柱初撐力達標。

（7）工作面刮板司機要和作業(yè)人員相互配合好，當有人對工作面煤幫、頂板進行管理時，必須停車，施工結束，待作業(yè)人員發(fā)出開車信號后，方可開車。

（8）加強礦壓監(jiān)控工作，要求對工作面及聯(lián)巷內(nèi)所有支柱每班進行觀測，發(fā)現(xiàn)初撐力、工作阻力不符合要求，必須及時補液升足勁，以確保支柱對頂板支護有效。

（9）機道梁端到煤壁頂板冒落高度不大于300mm，否則必須用木料和塘柴捆接實頂，打上臨時支柱支護，并及時拴牢、拴齊防倒繩，且初撐力不小于72kN（即9.2Mpa）。

5 兩巷維護管理

（1）回采期間應加強聯(lián)巷內(nèi)的頂板、煤幫及支護管理工作，要求頂接實、幫背嚴。特別是在受應力及采動影響較大區(qū)域，每班應由專人進行維護。

（2）若聯(lián)巷受采動影響，致使單體歪倒或單體與鉸接頂梁、巷道頂板離合而造成單體支柱無勁時， 必須及時對無勁單體補液升足勁，且初撐力不得小于50KN（即6.4MPa）。 當多個單體無勁時，對單體補液升勁必須從安全地點開始由外向里、逐棚逐柱的進行；嚴禁由里向外或直接進入無有效支護的地方對單體補液升勁。

（3）若聯(lián)巷內(nèi)壓力過大出現(xiàn)脫檔時，必須及時進行重新過頂，并確保過頂質(zhì)量。

（4）加強聯(lián)巷內(nèi)的礦壓監(jiān)測工作，每班安排專人對聯(lián)巷內(nèi)的支柱進行礦壓觀測，并詳實記錄，發(fā)現(xiàn)支柱初撐力不夠的必須及時補液。

6 效果分析

一是，可避免由于甩采帶來的規(guī)格質(zhì)量問題。 二是，工作面不需要增加鏈板機，減少設備投入、維護、管理工作。 三是，收作期間壓力只在機尾局部三角區(qū)域顯現(xiàn)較為明顯，而不會造成整個工作面壓力過大。 四是，工作面也可以實現(xiàn)邊回采邊收作的目的。

采取該方式回采∶一是，可避免由于甩采帶來的規(guī)格質(zhì)量問題；二是，工作面不需要增加鏈板機；三是，收作期間壓力只在機尾局部三角區(qū)域顯現(xiàn)較明顯，而不會造成整體工作面壓力過大，四是，工作面也可達到邊回采邊收作的目的。