綜采工作面小煤柱開(kāi)采技術(shù)實(shí)踐

張二林

摘 要：為了充分開(kāi)采煤炭資源，根據(jù)礦井瓦斯、自燃發(fā)火等地質(zhì)賦存條件及采煤工作需要，對(duì)綜采工作面軌道順槽（回風(fēng)）支護(hù)技術(shù)進(jìn)行了闡述，并詳細(xì)介紹了小煤柱開(kāi)采的施工工藝。該技術(shù)不僅確保了回風(fēng)順槽支護(hù)強(qiáng)度和有效斷面積，同時(shí)也提高了采區(qū)煤炭資源的采出率，延長(zhǎng)了礦井服務(wù)年限。

關(guān)鍵詞：小煤柱開(kāi)采；綜采工作面；巷道支護(hù)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.01.049

1 工作面情況

1.1 地質(zhì)特征及開(kāi)采條件

15111工作面位于礦井開(kāi)拓大巷南翼，東側(cè)為15109工作面（已回采），西側(cè)未采，南至礦界保安煤柱，北至軌道運(yùn)輸?shù)热龡l開(kāi)拓大巷。工作面所處煤（巖）層為一向斜軸部西側(cè)，走向近南北，向東傾斜，傾角0°-6°，為近水平煤層。

1.2 頂、底板情況

15111工作面無(wú)偽頂，直接頂為砂質(zhì)泥巖，其厚度7m，上部有一層2m厚泥巖，14#煤線(xiàn)位于其中；老頂為中砂巖，厚8m；直接底為泥巖，厚度約3m，含三到四層煤線(xiàn)，上部為塊狀泥巖，下部為薄層狀泥巖；老底為K1砂巖，厚度為35m，上部粒度較細(xì)為粉砂巖。

2 準(zhǔn)備工作

2.1 巷道布置

15111為首個(gè)小煤柱開(kāi)采工作面，位于礦區(qū)南部，工作面采用走向長(zhǎng)壁雙巷布置方式，巷道方位178°40′13″：一條為15111軌順（運(yùn)設(shè)備、材料、行人、回風(fēng)）；另一條為15111膠順（運(yùn)煤、進(jìn)風(fēng)、行人）。兩條均沿15#煤層頂板走向布置，分別長(zhǎng)2000m；開(kāi)切眼沿傾向布置，長(zhǎng)度為238m。

2.2 巷道支護(hù)

（1）為了實(shí)現(xiàn)小煤柱開(kāi)采，對(duì)15111軌道順槽圍巖賦存特征進(jìn)行數(shù)值模擬，從而確定合理的支護(hù)方案與支護(hù)參數(shù)。15111軌道順槽采用18.24m2矩形斷面（凈寬4.8m，凈高3.8m），采用錨桿+鋼筋梯+菱形網(wǎng)+錨索聯(lián)合支護(hù)，其中巷道頂板錨桿間排距為880×800mm，錨桿規(guī)格為Φ22×2500mm，每根錨桿使用2卷錨固劑，1卷K2335（在前），1卷Z2360。由外向里依次通過(guò)配套螺母、半球形調(diào)心墊圈、尼龍減摩墊圈、蝶形托盤(pán)壓緊鋼筋梯和菱形網(wǎng)片，與巖石嚴(yán)密接實(shí)。錨桿拉力不低于135KN，錨固長(zhǎng)度2500mm，錨固力不低于150KN，錨桿預(yù)緊扭矩≥300N·M，為提高支護(hù)強(qiáng)度頂錨索間排距1200×800mm，打在兩排錨桿中間，平行布置。錨索與頂板垂直，使用3卷錨固劑，1卷k2335（在前）和2卷z2360，托盤(pán)使用300×300×10mm方托盤(pán)配合150×150×10mm蝶形托盤(pán)。頂網(wǎng)長(zhǎng)邊垂直巷道中線(xiàn)鋪設(shè)，幫網(wǎng)順巷鋪設(shè)，網(wǎng)片間搭接長(zhǎng)度不小于100mm，每200mm連一扣，聯(lián)網(wǎng)絲為長(zhǎng)600mm的12#雙股鐵絲。頂錨索為Φ21.8×7300mm，預(yù)緊力不小于300KN，錨固長(zhǎng)度不小于2600mm，錨固力不小于500KN。

（2）巷道兩幫支護(hù)：因15111軌道順槽左幫與15109采空區(qū)相隔6.5m，為了保證支護(hù)強(qiáng)度，在左右兩幫布置錨桿（長(zhǎng)Φ22×25001600mm，間排距850×800mm，技術(shù)要求同頂錨桿）的基礎(chǔ)上，采用Φ22中空注漿錨索加固兩幫煤體。其中：左幫采用Φ22×4000mm錨索加固，間排距1500×1600mm；右?guī)停閷?shí)體煤）采用Φ22×5000mm錨索加固，間排距1900×1600mm。

2.3 材料、設(shè)備準(zhǔn)備

材料設(shè)備準(zhǔn)備：中空注漿錨索、42.5#水泥、YCD-22錨索漲緊泵、ACZ-Ⅰ水泥添加劑、風(fēng)動(dòng)注漿泵、風(fēng)煤鉆、φ32PDC鉆頭、φ19×1000mm麻花鉆桿、止?jié){塞、棉紗等。

2.4 錨索布置技術(shù)參數(shù)

（1）15111軌道順槽沿煤層頂板掘進(jìn)，在現(xiàn)有支護(hù)情況下不再對(duì)頂板進(jìn)行中空注漿錨索補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)。

（2）煤柱側(cè)巷道幫部每排布置2根中空注漿錨索，規(guī)格為?22×4000mm，左幫間排距為1500×1600mm，鉆孔大小?32mm。上部中空注漿錨索位于頂板下1300mm處，上扎20°施工，保證錨索錨固在頂板巖層中，下部錨索與巷道表面垂直布置。樹(shù)脂錨固劑規(guī)格為1卷K2335（在前）和1卷Z2360，托盤(pán)規(guī)格為：300×300×16mm，錨索外露出鎖具控制在150-250mm。

（3）實(shí)體煤側(cè)巷道幫部每排布置2根中空注漿錨索，規(guī)格為?22×5000mm，間排距為1900×1600mm，鉆孔大小?32mm。上部中空注漿錨索位于頂板下700mm處，上扎20°鉆孔，便于中空注漿錨索施工，下部錨索與巷道表面垂直布置。樹(shù)脂錨固劑規(guī)格為1卷K2335（在前）和1卷Z2360，托盤(pán)規(guī)格為：300×300×16mm。

（4）錨索外露出鎖具控制在150-250mm，以上各參數(shù)誤差控制在±50mm。

3 施工方法

3.1 打眼

打眼采用風(fēng)煤鉆鉆機(jī)，Φ32mm鉆頭，φ19×1000mm中空鉆桿，人扶鉆機(jī)濕式打眼，眼深左幫3700m，右?guī)?700mm，誤差±50mm，除肩窩角兩個(gè)鉆孔與水平呈20°角打設(shè)外，其余鉆孔均與巖面垂直，防止打設(shè)角度過(guò)大，張拉時(shí)錨索彎曲影響注漿效果。

3.2 安裝與封孔

打眼后，進(jìn)行中空錨注錨索的安裝及封孔施工，安裝前先安裝止?jié){塞到距錨索端頭約300mm后，當(dāng)孔口破碎呈喇叭口形狀時(shí)則在錨索索體上纏繞適當(dāng)棉紗。安裝時(shí)，將1卷K2335型和1卷Z2360型樹(shù)脂藥卷放入眼中，用中空錨注錨索將藥卷緩緩?fù)葡蜓鄣祝儆眠B接套頭與錨索連接，將連接套頭插入錨桿鉆機(jī)套頭后開(kāi)動(dòng)鉆機(jī)，邊攪拌邊將錨索推至眼底，繼續(xù)旋轉(zhuǎn)30-45s，穩(wěn)定后撤下錨桿鉆機(jī)。

中空錨注錨索打注后，先檢查封孔質(zhì)量，當(dāng)止?jié){塞周?chē)嬖诳障稌r(shí)，則用棉紗塞緊，再根據(jù)封孔位置距巷道壁面的距離，然后依次將止?jié){塞、托盤(pán)、索具安裝到位，用張拉千斤頂進(jìn)行張拉，張拉力不低于100kN，最后檢查錨索托盤(pán)是否緊貼巖面。但安裝時(shí)避免出現(xiàn)因張拉使錨索折彎現(xiàn)象，使注漿產(chǎn)生大的阻力。

3.3 注漿

按規(guī)定的水灰比配好漿液，攪拌均勻，使水泥水化后即可注漿，注漿時(shí)，每排自?xún)蓭妥钕虏康闹锌斟^注錨索（桿）開(kāi)始、逐根向上進(jìn)行。錨索注漿時(shí)，先卸下錨索尾部的絲堵，將注漿器連接到錨索尾部的內(nèi)螺紋上，慢慢扭緊注漿器，然后用注漿管路將注漿器與注漿泵進(jìn)行連接；錨桿注漿時(shí)，通過(guò)注漿快速接頭將錨索尾部與注漿管路連接。

4 結(jié)論

（1）15111工作面小煤柱開(kāi)采走向長(zhǎng)度為2000m，可多回收煤炭48.7 萬(wàn)噸（原留隔離煤柱40m，現(xiàn)留6.5m）。

（2）巷道安全性能好，礦壓小，可保證有效的巷道斷面，滿(mǎn)足采煤工作面的設(shè)備運(yùn)輸、行人、通風(fēng)及瓦斯防治工作需要，減少了長(zhǎng)期用人刷幫、臥底維修巷道費(fèi)用，是實(shí)現(xiàn)礦井安全高效的有力途徑。