軟煤層地質(zhì)條件下大采高工作面末采對(duì)接技術(shù)

摘 要：通過對(duì)長平公司4303大采高工作面末采方案合理設(shè)計(jì)與對(duì)接技術(shù)的成功實(shí)踐，為其它同類條件下大采高工作面末采順利施工提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：4303大采高工作面 對(duì)接技術(shù) 末采

中圖分類號(hào)：TD32 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2012）04（a）-0111-02

大采高工作面的末采工作是礦井安全生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)之一。長平公司大采高首采工作面采用兩輔巷兩通道式膠輪搬運(yùn)車回撤工藝，工作面末采對(duì)接時(shí)沒有可借鑒的成功經(jīng)驗(yàn)。長平公司通過對(duì)工作面和主撤架通道支護(hù)方案、礦壓觀測(cè)、回采工藝等進(jìn)行了詳細(xì)反復(fù)的研討論證，順利的完成了4303工作面末采對(duì)接任務(wù)。本文就是末采對(duì)接技術(shù)的關(guān)鍵性問題總結(jié)。

1 工作面概況

1.1 工作面參數(shù)

長平公司4303工作面是首個(gè)大采高工作面，采高為5.86 m，傾斜長度225 m，開切眼至停采線長度為1030 m。煤層傾角5°～16°，普氏系數(shù)為0.48，煤層老頂為細(xì)粒沙巖，厚度為11.23 m，上灰白色，中厚層狀。直接頂為砂質(zhì)泥巖，厚度為4.85 m。

1.2 機(jī)械設(shè)備

4303大采高工作面采煤機(jī)型號(hào)為SL-500型機(jī)組雙滾筒采煤機(jī)。中間架為ZY12000/28/62共121架，大約重40.5噸、過渡架為ZYGT12000/28/62共3架，大約重41噸、端頭架為ZYT12000/28/62型共6架，大約重42噸。刮板輸送機(jī)的型號(hào)為SZG1000/1000/1700刮板輸送機(jī)。

1.3 撤架通道的參數(shù)

4303工作面主撤架通道和副撤架通道長度為225 m，主撤架通道寬4.6 m，高度為3.9 m，主副撤架通道距離60 m，主副撤架通道有兩個(gè)聯(lián)絡(luò)橫川，兩個(gè)橫川之間60 m。副撤架通道寬5.2 m，高度為3.9 m。

2 對(duì)接的技術(shù)難點(diǎn)

（1）主撤架通道需要承受大采高工作面的超前支承應(yīng)力，采動(dòng)影響十分明顯，如果支護(hù)強(qiáng)度不足，可能將撤架通道壓垮。

（2）主撤架通道與工作面平行，夾角為零，整個(gè)工作面幾乎同時(shí)揭露空巷，控頂距增大，最大達(dá)到11 m，很容易發(fā)生冒頂事故。

（3）長平公司煤層較軟，普氏系數(shù)為0.48。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)礦壓宏觀觀測(cè)統(tǒng)計(jì)顯示，4303工作面片幫嚴(yán)重，來壓時(shí)片幫占到整個(gè)工作面長度的40%，最大片幫深度為2m，易誘發(fā)冒頂事故的發(fā)生。

（4）對(duì)接時(shí)施工工藝復(fù)雜，且需要保證撤架道高度為4.5 m，寬度為4.2 m，施工困難較大。

3 對(duì)接方案及關(guān)鍵技術(shù)

（1）為了使撤架通道能夠經(jīng)受工作面采動(dòng)的劇烈影響。在末采期間，必須進(jìn)行加固，現(xiàn)場(chǎng)共采用了三種支護(hù)方式進(jìn)行。首先在主撤架橫川北幫共安裝了58個(gè)ZZ12000/26.5/44液壓垛式支架。其次在南幫打“#”型木垛對(duì)頂板進(jìn)行支護(hù)，木垛與支架間距不小于600 mm，木垛一定要打正、支穩(wěn)、背緊，并使用扒釘固定牢固。第三對(duì)整個(gè)撤架通道進(jìn)行注漿加固，提高煤體的強(qiáng)度。

（2）提前50 m進(jìn)行礦壓觀測(cè)，找出周期來壓規(guī)律，預(yù)測(cè)過空巷期間的壓力狀況，并及時(shí)驗(yàn)證和修正，找出影響周期來壓的因素與周期來壓步距的關(guān)系。將觀測(cè)到的數(shù)據(jù)制成曲面圖，可反映頂板的壓力狀態(tài)。

（3）根據(jù)長平公司的煤層地質(zhì)賦存條件，采用了距離主撤架通道50 m，留頂煤，逐漸降采高的措施。

（4）工作面注漿工藝的要求。

①距主撤架通道50 m時(shí)，工作面開始注漿，目的是增強(qiáng)煤的抗壓強(qiáng)度，使工作面能夠留住煤頂。當(dāng)采高為4.5 m以上時(shí)注漿眼深為6 m，距頂板2 m，仰角20°左右，封孔深度1.5 m（圖1）；當(dāng)采高降至4.5 m時(shí)，注漿眼距頂板1.5 m，仰角30°左右（圖2）。

②當(dāng)工作面推進(jìn)到距離主撤通道貫通還剩10米時(shí)，在工作面煤幫全部注漿，目的是使工作面在貫通時(shí)增加煤幫得穩(wěn)定性。

（5）鋪設(shè)金屬網(wǎng)的要求

①工作面距主撤架通道15 m時(shí)（如果頂板破碎時(shí)可以在20 m時(shí)），上第一趟經(jīng)緯網(wǎng)。并且從第五趟開始上雙層金屬網(wǎng)。

②上第一趟金屬網(wǎng)采用錨桿直接錨網(wǎng)的方法。定第一趟網(wǎng)時(shí)，首先支架護(hù)幫板適當(dāng)收回一定距離，作業(yè)人員通過定滑輪，將網(wǎng)拉起到足夠高度鐵托盤將網(wǎng)的長邊固定到錨桿上并擰緊螺帽。

③前四趟單網(wǎng)，長邊搭接為200 mm，短邊搭接為500 mm。從第五趟雙網(wǎng)開始，長邊搭接為600 mm，短邊搭接為500 mm。聯(lián)網(wǎng)時(shí)采用16#雙股鐵絲扭結(jié)，每米均勻10道，每道扭結(jié)不少于三圈。

④貫通之后，先聯(lián)網(wǎng)將工作面的網(wǎng)和撤架通道的網(wǎng)搭接并聯(lián)好，聯(lián)網(wǎng)要求與工作面聯(lián)網(wǎng)要求相同。

（6）鋪設(shè)鋼絲繩金屬網(wǎng)的要求：

①工作面上第七趟網(wǎng)時(shí)，開始鋪設(shè)鋼絲繩，鋼絲繩在機(jī)頭機(jī)尾端頭架各富余出3～5 m。

②工作面沿傾向共鋪設(shè)15趟鋼絲繩，鋼絲繩采用∮15.5 mm。

4 對(duì)接工藝的關(guān)鍵技術(shù)評(píng)價(jià)

（1）在工作面剩余50 m時(shí)，對(duì)主撤通道頂板高度及巷道寬度進(jìn)行了觀測(cè)。通過實(shí)測(cè)，主撤通道平均下沉量為380 mm，最大下沉量570 mm，頂板下沉量最大區(qū)域發(fā)生在中部，但是通過采用三種支護(hù)方式加強(qiáng)支護(hù)后，主撤通道內(nèi)頂板基本保持完整，未出現(xiàn)錨索斷裂、頂板斷裂、臺(tái)階下沉等現(xiàn)象，這說明主撤架通道內(nèi)采取的支護(hù)措施是可行的。

（2）通過現(xiàn)場(chǎng)礦壓實(shí)測(cè)，長平公司4303大采高工作面周期來壓步距為16～27 m，平均21 m。工作面上部最近一次周期來壓發(fā)生在4月14日，推進(jìn)度為1023.5 m左右；中部和下部最近一次周期來壓發(fā)生在4月9日，所以對(duì)接時(shí)老頂周期來壓的可能行不是很大。

（3）距主撤50 m時(shí)，開始調(diào)整機(jī)頭與機(jī)尾推進(jìn)度，保證推進(jìn)度距主撤20米時(shí)，機(jī)頭和機(jī)尾推進(jìn)度一致能夠同時(shí)上網(wǎng)。上網(wǎng)后，采取調(diào)斜工作面分段作業(yè)，工作面每次貫通15個(gè)支架，并且保持初撐了達(dá)到24 MPa以上，控頂面積大約控制在260 m2。現(xiàn)場(chǎng)宏觀觀測(cè)，采取分段作業(yè)、注漿等措施后，工作面片幫和頂板破碎較明顯較少，1m以上的片幫幾乎沒有。

（4）單網(wǎng)與破碎的矸塊接觸時(shí)，大部分被扯破，甚至找不到網(wǎng)。支架長度約12 m，要雙網(wǎng)才能落地，減去網(wǎng)上不去的影響推進(jìn)度，上網(wǎng)在距主撤20 m時(shí)上網(wǎng)比較合適，單網(wǎng)上夠四趟即可，剩余全部上成雙網(wǎng)，聯(lián)網(wǎng)絲時(shí)要求使用8#條絲。另外為了保證撤架時(shí)，頂網(wǎng)的支護(hù)強(qiáng)度，鋼絲繩全部間距由0.6 m改為0.3 m。

（5）貫通剩50 m時(shí)，采取注漿措施，留煤頂降低采高。現(xiàn)場(chǎng)該部分煤厚僅為5米左右，留0.5 m的煤頂十分困難，同時(shí)影響推進(jìn)速度，此項(xiàng)留頂煤方案試驗(yàn)不成功，有待進(jìn)一步研究采取。為此，工作面末采沿頂沿底推進(jìn)，貫通后，通道與主撤頂板出現(xiàn)臺(tái)階增大，為了臺(tái)階煤體聯(lián)網(wǎng)支護(hù)強(qiáng)度不夠，補(bǔ)充幫錨桿加強(qiáng)支護(hù)，臺(tái)階超0.6 m，施工一根，超1.4 m的施工兩根，排距為1.75 m。

（7）末采時(shí)施工掛網(wǎng)錨桿時(shí)，需要在工作面停下搭較結(jié)實(shí)的平臺(tái)架施工錨桿，使用此法可以降低施工錨桿的危險(xiǎn)程度。

5 結(jié)論

（1）通過預(yù)先對(duì)撤架通道行加固，可以有效的改善撤架通道內(nèi)煤體的力學(xué)狀況，阻止破碎圍巖的破壞與變形，為最終實(shí)施回撤通道穩(wěn)定支護(hù)和支架回撤創(chuàng)造有利條件。

（2）松軟破碎頂煤在動(dòng)壓及高應(yīng)力破壞的復(fù)雜條件下，通過錨網(wǎng)支護(hù)方式施工，采用科學(xué)的施工方法，實(shí)現(xiàn)與回撤通道對(duì)接是可行的。并證明能有效滿足撤架通道的設(shè)計(jì)要求，能夠解決現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際問題。

參考文獻(xiàn)

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