孤島工作面回采支護技術分析及研究

郝記鵬

（晉城煤業集團調度指揮中心，山西 晉城 048006）

引言

隨著礦井“跳采”方式的回采，孤島面的形成是不可避免的。孤島工作面對回采會造成各方面不利因素，施工技術復雜、難題較多，管理上更是難題，直接影響到安全生產和經濟效益，所以科學、合理組織孤島面施工是建設安全性礦井、實施精品孤島的必然要求?，F以成莊礦2318綜放工作面為例分析孤島工作面在回采過程中的支護技術。

1 2318工作面的概況

2318工作面井下位于成莊礦二盤區，北鄰3102，南鄰2104，西面為2320工作面，已回采完畢。東面為2316工作面，已回采完畢。2235為進風巷兼設備巷，2236為回風巷兼運輸巷，2236副巷為專用排瓦斯巷（俗稱：尾巷），走向長度為1 197.365m，傾 斜 長 為 193m，煤 層 厚 度 為6.01m。煤層傾角平均為6°，該工作面開采程序為放頂煤一次采全高，開采煤層為3號煤層。

2 巷道支護技術

2.1 地質情況

2235巷東鄰2231巷，已回采完畢，2235巷與2231巷之間留設15m小煤柱，2236副巷是2320工作面留下來的原2240副巷，2236巷是2320工作面推進了700m之后開始掘進。2236副巷經受了2320工作面劇烈的回采動壓的影響和2236巷掘進時掘進動壓影響，巷道變形比較嚴重。導致2236副巷17～18橫川之間出現冒頂，冒落高度為3m左右，受此影響，2236巷對應區段巷道頂板出現不同程度的下沉，頂板中部和靠近2236副巷側頂板出現頂板破碎，有網兜現象發生。為了保證2318工作面的正?；夭?，必須在2235巷、2236巷和2236副巷原有支護基礎上進行加固。

2.2 巷道原支護方式

1）頂部支護。頂部錨桿原設計為5根，錨桿間距為80cm，錨桿排距為100cm。頂部錨索為單體錨索，每隔一排施工兩根錨索，間距為172cm，排距為200cm。

2）巷道兩幫支護。巷幫錨桿為4根，間距為80cm，錨桿排距為100cm。巷幫錨索每隔一排施工一根，排距為200cm。

2.3 巷道加固支護方式

1）頂板補打錨索。在2235巷補強頂錨索，錨索位置布置在巷道頂板原有相鄰錨索之間，按“3－3－3”方式布置，保證每排鋼筋梯中間有三根錨索支護頂板。在2236巷補強頂錨索，錨索位置布置在巷道頂板原有相鄰錨索之間，按“2－2－2”方式布置，保證每排鋼筋梯中間有兩根錨索支護頂板。

2）巷道注水泥漿加固。注水泥漿的目的是充填受回采影響后，巷道圍巖發生離層、開裂而形成的破碎裂隙，將破碎的巷道圍巖進行重新組合，盡量恢復并構成較為完整的巖體結構，從而有利于已有錨桿錨索聯合支護加固時力的傳遞，大幅度提高錨網支護加固質量和效果。因此，注水泥漿加固是對巷道進行整個加固的基礎，也是保證巷道加固質量的基本條件。

注漿材料采用水泥漿技術進行加固。水泥漿填塞1mm以上縫隙，同時阻斷化學漿沿巷道表層滲流通道；化學漿充填微裂隙并改善水泥漿充填裂隙后對破碎圍巖的黏接效果。

水泥漿：2235巷、2236巷、2236副巷正常注漿使用525號普通硅酸鹽水泥配合XPM添加劑配制水泥漿，大范圍漏漿進行注漿堵漏時，采用壓注水泥＋水玻璃雙液漿進行堵漏。水泥漿中水灰比為0.5∶1.0～0.8∶1.0。

為保證加固效果，在采用注水泥漿加固技術后，對巷道局部錨桿和錨索支護失效的巷道區段，在巷道圍巖進行水泥注漿后重新進行注漿錨索補強加固。注漿錨索補強加固的目的是在巷道圍巖恢復完整的巖體結構性后，對巷道圍巖周邊加上較強的邊界條件，使其具有高強的圍巖承載能力，充分發揮連續巖體自身的主動承載能力，進而抵抗應力重新分布過程中巷道圍巖的變形位移，確保巷道在受采動影響后斷面滿足生產需求。

注漿錨索支護材料主要包括Φ22mm強力錨索及其配套的構件，注漿錨索距底板1 000mm，每隔一排施工一根，排距為2 000mm。

3）巷道架設鐵梁支護。進、回風順槽采用在兩排鋼帶中間套設工字鋼梁進行支護，進、回風順槽超前支護20m以內保證“一梁四柱”、20～100m保證“一梁三柱”的支護方法。單體液壓支柱根據工作面順槽巷道高度使用DW31.5—200／100或DW35—200／100型單體液壓支柱，支護距離從工作面煤壁算起保證三個生產班超前支護距離班班不少于100m，所以單體液壓支柱要用小鏈聯接好，單體液壓支柱初撐力不小于90kN。并且在底板松軟處單體液壓支柱全部穿柱鞋，防止單體液壓支柱鉆底。

3 工作面頂板管理技術

由于孤島工作面頂板壓力大，工作面頂板破碎，片幫嚴重，液壓支架工作阻力增大，如果不及時支護，易造成冒頂。根據這一特點，在此期間，采取以下措施加強工作面頂板支護。

3.1 工作面及上下端頭三角區留小煤皮護頂

工作面割煤時，工作面及上、下端頭三角區一般留0.2～0.4m厚頂煤護頂，減少對頂板震動，保持頂板的整體性，同時能有效防止支架將頂網推破，造成漏矸。過機頭、機尾時，頂煤可適當留厚，采高和巷道保持10～15m平緩過渡。

3.2 液壓支架主動控制頂板

1）工作面回采過程中必須保持支架前梁接頂嚴密，并具有足夠的初撐力。采高發生變化時要及時調整液壓支架前后立柱加長段。嚴禁空頂作業，嚴禁前梁上有浮矸。

2）保證支架有合理的支護阻力。加強液化系統的檢修和維護，保證系統供液壓力達規定值（達到30MPa以上）。支架工操作液壓支架要持證上崗，規范操作，在升起液壓支架時，要保證初撐力符合要求，初撐力不小于24MPa。

3）工作面生產過程中要盡可能縮小端面距。必須堅持追機拉架和超前拉架，減少端面空頂距離和空頂時間，端面空頂距離不大于0.3m。

4）拉超前架時，由經驗豐富的支架工操作，要堅持采取“擦頂帶壓拉架、少降快拉”，降低頂板下沉量，保持頂板完整。

3.3 工作面基礎工程質量管理

采煤機司機要控制好工作面采高，采高控制在2.7～2.8m，嚴禁超高割煤，頂底板割平，嚴格按“三直二平”的要求執行，特別工作面頂、底板要割平、割直，確保液壓支架有良好的受力狀態。

1）適當降低采高，采高可控制在2.6～2.8m之間，片幫現象能有所減少。

2）工作面煤壁發生片幫時，如片幫深度不超過1m時，可及時把支架護幫板伸出，維護頂板，必要時及時超前拉架支護頂板；如煤壁片幫深度較寬，液壓支架本身無法有效支護頂板時，易造成冒頂，可在支架前梁與煤壁架設走向板梁，每架兩根長度1.5～2.0m的紅松板梁，片幫深度超過2m時，要在工作面煤壁打貼幫單體液壓支柱，用于超前支護，上方用板皮、道木等材料接實頂板。

4 孤島工作面的礦壓觀測

根據2318孤島面的回采實踐，片幫、冒頂現象多出現在工作面周期來壓，所以就必須摸清頂板運動發展變化規律。為此，在工作面安設10塊電腦圓圖儀（1號～127號支架，每隔12架安設一塊）來對工作面頂板進行礦壓觀測，通過礦壓觀測，不僅可以掌握工作面頂板運動變化規律，而且可以及時優化支護參數，找出最合理的支護方式。對于特殊地段進行礦壓觀測，可以在工作面頂板動態發生異常時，進行提前報警，在工作面來壓前期和工作面前方即將出現構造或頂板破碎時，進行預警，及時采取有效支護措施，確保回采順利進行。

5 結語

通過對成莊礦2318孤島工作面在復雜條件下回采，在巷道支護和工作面頂板管理技術方面進行了分析及研究，取得了很好的經驗，為以后孤島工作面的順利回采和礦井現代化建設奠定了一定的基礎。