綜采工作面在復雜地質條件下的收尾實踐

張　卓

(西山煤電集團公司 杜兒坪礦，山西　太原　030022)

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·技術經驗·

綜采工作面在復雜地質條件下的收尾實踐

張卓

(西山煤電集團公司 杜兒坪礦，山西太原030022)

介紹了杜兒坪礦北三盤區63316工作面概況，分析了復雜地質條件下綜采工作面在進行挑夾石、挑夾石段收尾、空巷內收尾、空巷支護等施工過程中采取的方案、技術措施，并對施工接替工程提出了現場技術指導建議，可為復雜地質條件下綜采工作面挑夾石、空巷收尾等提供實踐經驗。

綜采工作面；復雜地質條件；挑夾石；挑夾石收尾；空巷收尾

西山煤電集團公司杜兒坪礦位于太原市西部，西山煤田東北部，井田面積69.7 m2.是年原煤生產能力為500萬t現代化大型礦井。該礦北三3#煤盤區位于中部風井九尺回風道西南，南東以F1斷層為界，北西以北二石門延伸為界，西南部為技術邊界，古交公路跨越盤區中部，蓋山平均厚度360 m.區內總體呈現一馬鞍型構造，背、向斜構造均較寬緩，斷層、無炭柱比較發育。煤層厚度變化大，含有2～3層夾石，夾石厚度變化大，造成十八尺煤層分叉、變薄、增厚。

1　工作面概況

63316工作面位于杜兒坪礦北三盤區，開采3#煤，北鄰63318工作面，南鄰中部斷層(相距106～160 m)，東鄰北三九尺軌道和皮帶巷，西鄰62510皮帶巷，上部為62318、62320、62508、62510采空區，2#煤與3#煤平均層間距為6.20 m.工作面設計走向長度1 069 m，傾斜長254 m，面積271 526 m2，可采儲量807 855 t. 63316工作面示意圖見圖1.

圖1　63316工作面示意圖

1.1地質影響因素

1) 地質條件影響。工作面偽頂為泥巖，厚度0.2 m，黑色，極易冒落；直接頂為砂質泥巖，厚度6.2 m，灰褐色，性脆較硬，含白云母碎片，下部含1層不穩定煤線；老頂為K6中砂巖，厚度4.4 m，褐灰色，以石英長石為主，含較多暗色礦物及煤屑。工作面蓋山厚度為426 m.頂板裂隙發育，主節理方向為北東向。

2) 煤層情況。工作面煤層為3#煤，煤層厚度較穩定，煤層全厚2.20～3.40 m，平均2.60 m；煤層結構復雜，含1層不穩定夾石，巖性為砂質泥巖，厚度為0～1.70 m，平均0.38 m，工作面煤巖層傾角1°～6°，平均4°，變異系數49.97%.

3) 構造情況。工作面整體為一背、向斜組合構造。背斜構造Z1，軸向西北，軸部位于切眼A#點與皮帶巷18#點附近之間，兩翼傾角2°～4°，平均3°;共揭露工作面斷層1條，無炭柱7個。

4) 采空區情況。上部為62318、62320、62508、62510采空區。

1.2工作面巷道影響因素

1) 兩巷巷道布置影響。63316工作面2條巷道在掘送至距停采線23 m時(軌道巷距停采線23 m，皮帶巷距停采線21 m)采取托夾石施工，托夾石厚度1.5 m.因此，當工作面回采至該位置時形成1.5 m的跳臺，整個工作面將進行上山開采，坡度為5°.回采過程中受到嚴重的采動影響。63316軌道巷挑夾石空巷示意圖見圖2，63316皮帶巷挑夾石示意圖見圖3.

圖2　63316軌道巷挑夾石空巷示意圖

圖3　63316皮帶巷挑夾石示意圖

2) 收尾影響。該工作面正前停采線位置為63316聯絡巷，該巷道為63316軌道巷掘送時期的皮帶及運輸巷，待綜采工作面開始回采即作為空巷。

1.3工作面規劃影響因素

為最大限度地回采煤炭資源，減少收尾支護材料的浪費，并為該地質及巷道布置結構下進行回采和收尾工作積累經驗，將停采線位置布置在63316軌道巷內。針對該工作面收尾面臨的困難，提出了在復雜地質條件下綜采工作面挑夾石、空巷收尾施工方案。

2　施工技術分析

2.1挑夾石回采期間

根據工作面收尾需要，在距離停采線23 m處的夾石段進行挑夾石開采。由于工作面夾石層局部厚度較大、巖性較硬，導致回采過程中采機負荷大、大石塊較多，為保證順利、安全回采，需進行松動爆破。

回采過程中嚴格控制采高，采高不得大于2.8 m，以采煤機順利通過為宜。當夾石層較厚、巖性較硬時，采用風鉆濕式打眼，采用2 m長、直徑22 mm的鉆桿，“一”字型43 mm鉆頭，眼深1.0 m，放炮后采煤機割松散巖石方法通過。放一茬炮采煤機通過一次，循環0.6 m.

爆破方式采用毫秒延期雷管串聯聯接一次爆破，按“三花眼”布置炮眼。裝藥方式采用正向裝藥，嚴禁反向裝藥并使用水炮泥。炮土由里向外逐漸搗實。放炮母線采用一次性鎳質母線，保證長度100 m以上且無破口。一次裝藥，一次起爆，放炮長度最多5道支架，防止壓運輸機。如頂板破碎時，一次引爆長度不得超過3道支架。

工作面支架不準有疊架、倒架現象，架間用側護板封嚴，相鄰支架錯差不得超過2/3側護板高度，支架應接頂嚴密，初撐力不低于24 MPa.加強工作面工程質量管理，嚴禁頭尾虧刀，放炮地點處要割直割平，支架接頂嚴密，支撐有力。確保每刀的推進度達到0.6 m.工作面保持“三直、一平、兩暢通”。挑夾石裝藥及炮眼布置示意圖見圖4，炮眼施工表見表1.

圖4　挑夾石裝藥及炮眼布置示意圖

名稱眼長/mm眼距/mm角度/(°)水平垂直水平垂直雷管段數裝藥量/g頂眼1000800500901400腰眼10008001700901400底眼

2.2挑夾石收尾期間

收尾工作在63316聯絡巷中進行。由于兩巷距停采線23 m處各有1個1.5 m的跳臺，工作面在該處整體走上山，坡度約5°.為確保挑夾石收尾期間各項工作的安全順利進行，需對工作面進行挑夾石施工。

2.2.1收尾技術要求

停采線位置：軌道巷回采至63316聯絡巷采幫處，皮帶巷回采至63316聯絡巷采幫處。停采前將工作面煤壁采直，支架接頂嚴密，初撐力達標。工作面高度不低于2.8 m，工作面最大控頂距5.09 m，支架前探梁端距不采幫2.4 m.將機行道浮煤、浮矸清理干凈，確保工作面達到“三直”、“一平”、“兩暢通”。工作面頂板破碎段及時上插梁維護頂板，并用板梁、破板背頂接實，鐵絲網必須嚴密對接。

2.2.2鋪網前的準備工作

為避免聯絡巷頂板下沉需提前對聯絡巷頂板進行支護。支護形式為一梁兩柱，單體打設距采幫0.8 m，距不采幫0.2 m，棚距3 m.采高逐步調至2.8 m.鋪網距聯絡巷采幫6 m處開始。鋪網時工作面必須采直、采平，不得留有傘檐和臺階，支架必須調平、調直，垂直頂、底板嚴禁不接頂和倒架。拉架必須帶壓超前拉架，確保支架能夠有效支撐頂板。加強工作面支架的檢修，不得出現自降、竄液、漏液、卸液現象，操作靈活。收尾材料表見表2.

表2　收尾材料表

觀察工作面現場情況，聯絡巷無壓力顯現，巷幫、頂、底板無變形，頂板穩定，具備收尾條件。鋪網前要將工作面頂板與聯絡巷頂板割平，不得留有臺階、傘檐。

2.2.3鋪網工序

當工作面推至鋪網線時，開始在支架頂梁和頂板之間鋪網上梁。工作面共鋪5排網，第1排為單網，其余4排為雙網。從機尾端開始鋪第1排網，一直延伸到機頭。板梁長邊平行于工作面，網與板梁用鐵絲拴牢，3道支架1塊板梁，每塊板梁與網的連接處不少于6處。經緯網要塊塊對接，排排交錯，交錯距不少于400 mm.聯網采用普通聯網勾，隔孔相聯。鋪第5排網時，經緯網與聯絡巷鋼筋網交錯處聯網必須隔孔相聯，嚴把聯接質量關，避免二次施工。鋪第1排網時，將要上板梁的中間1道支架拉出。人工托起板梁和網，用拉出的支架將網和板梁托起支牢，然后將相鄰2道支架拉出托住網和板梁，確保安全。

鋪網工序為支護頂板→掛網→聯網→吊網→割煤→放網→拉架→推溜→吊網→割煤→放網→拉架→推溜→支護頂板。

拉架時將網松向煤壁的方向，少降快拉，嚴禁頂梁扯網和采煤機割網。采煤機司機和支架工要相互配合，根據實際情況確定采煤機距鋪網及拉架的距離，及時進行調整。網被扯破時必須停機進行補網，補好網后方可繼續割煤。

2.2.4停止移架時的工序安排

在支架頂梁前沿到聯絡巷不采幫距離達到2.4 m時停止移架。63316工作面收尾支護圖見圖5.

圖5　63316工作面收尾支護圖

2.3空巷套棚支護期間

為避免收尾至63316聯絡巷時，空巷內頂、底、幫壓力增幅過大，局部頂板下沉，部分支架壓死的現象出現，并確保收尾過程安全、順利，需對63316聯絡巷提前進行套棚補強支護。

使用DZ-3.15 m單體、DZ-2.8 m單體、DZ-2.5 m單體作腿，4 m工字鋼做梁架設抬棚。根據空巷內巷道高度選用合適的單體，采用一梁三柱，棚距1.5 m、單體貼兩幫打設、中間排單體打設于巷道中心。如兩幫擠壓變形無法用4 m工字鋼做梁時，根據現場情況選用3.5 m或3 m工字鋼做梁。空巷支護示意圖見圖6.

圖6　空巷支護示意圖

3　技術改造效果及社會、經濟效益

63316綜采工作面回采期間同時進行挑夾石施工，并在挑夾石施工過程中同步進行鋪網、支護等收尾工作。當收尾過程中支架距離停采線2.4 m停止移架后，在空巷內進行最后收尾工作。

該工作面在挑夾石并收尾期間，由于推進速度降低，頂板及落山的周期來壓均集中在工作面內，工作面頂板壓力巨增。通過采取有效的技術措施保障了施工的正常進行，同時在63316聯絡巷內提前補強套棚支護，使空巷內工作面側煤壁割通后的頂、底、幫壓力穩定。

63316綜采工作面在空巷內收尾，減少了支架距停采線2.4 m范圍內的頂、幫的錨桿、錨索及鋪網等支護材料投入和人力施工。共減少經緯網投入160片、錨桿680根、錨索85根，僅支護材料消耗減少約7萬元。同時回采了綜采工作面最后23 m范圍內的煤炭資源，減少了煤炭資源浪費，為該工作面增加原煤產量約1.5萬t.

為綜采工作面在復雜地質條件下進行挑夾石、挑夾石段收尾、空巷內收尾、空巷支護等多項工程同步及接替施工積累了經驗。

4　結　語

在63316綜采工作面回采過程中增加了煤炭資源產出，提高了綜采工作面煤炭資源回采率。并利用現有巷道進行施工，降低了施工成本，加大了空巷及相關巷道的重復利用率，值得推廣應用。

Practice on Ending of Fully Mechanized Mining Face under the Complex Geological Condition

ZHANG Zhuo

Introduces the general situation of 63316 working face in Du'erping coal mine north three panel. Analyzes the scheme and technical measures of fully mechanized mining face during construction under the complex geological conditions, such as supporting intercalated bed, ending of supporting intercalated bed, ending of abandoned roadway, abandoned roadway supporting. Puts forward the on-site technical guidance advice to construction engineering. It can provide practical experience for supporting intercalated bed and ending of abandoned roadway of fully mechanized mining face under the complex geological conditions

Fully mechanized mining face; Complex geological condition; Supporting intercalated bed; Ending of supporting intercalated bed; Ending of abandoned roadway

2016-01-25

張卓(1986—)，男，山西昔陽人，2008年畢業于陽泉職業技術學院，工程師，主要從事煤炭開采技術研究工作(E-mail)63940360@qq.com

TD823.97

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1672-0652(2016)03-0015-04