近距離煤層停采線內錯6 m支護方案的研究

段浩龍

（1.太原理工大學礦業工程學院礦業工程專業，山西 太原 030024；2.同煤集團地煤運銷公司，山西 大同 037000）

在傳統工作面設計中，將工作面停采位置距離定位固定值作為回采面固定停采線，實際生產中均按此停采線規定距離停采搬家撤退。一般情況下，我礦近距離煤層下回采面停采線與上覆工作面停采線內錯20 m，這種傳統停采線位置的確定是經驗型的。隨著開采年代的逐漸增加，我礦可采儲量正在逐漸減少，并且多數為近距離煤層。為了能夠實現高效回采，我礦經過多次研究停采支護方案，總結經驗，最終確定了內錯6 m布置停采線的可行性，成功維護了巷道頂板，保證了回采撤退的安全并極大地提高了回采效率。

圖1 巖層綜合柱狀圖

1 14#408盤區8803工作面概況

某礦8803工作面走向長度585.8 m，傾斜長度135 m，可采長度462 m，回采煤層平均厚度2.6 m，傾角平均3°。本面東南為14#408盤區巷，西北部為礦界，東北為14#8801面（已回采），西南14#層未開拓。本面北部有后所溝2#井11#層巷道，與上覆12#8803面的層間距2.6～14.2 m，平均8.2 m，與11#8614面層間距為27 m。直接頂為粉細砂巖互層，局部含煤線，平均厚度8.2 m。巖層柱狀圖見圖1.

工作面運輸順槽2803巷為矩形斷面，巷道規格：寬×高＝4.3 m×2.8 m，支護方式為“錨桿鋼帶＋錨索聯合”支護，4排錨桿，排間距1 m×1 m，錨桿吊W型鋼帶；2排錨索，排間距1.4 m×3 m，錨索吊250 mm×250 mm×16 mm方鐵板。工作面回風順槽5803巷為矩形斷面，巷道規格：寬×高＝3.8 m×2.8 m，支護方式為“錨桿鋼帶＋錨索聯合”支護，4排錨桿，排間距0.9 m×1 m，錨桿吊W型鋼帶；2排錨索，排間距1.3 m×3 m，錨索吊250 mm×250 mm×16 mm方鐵板。

2 停采位置的確定

如圖2所示，根據經驗，工作面原始停采線位置距上覆工作面停采線20 m，后考慮到壓力顯現明顯，不能有效地控制頂板。為了最大化回收煤炭資源，減少資源浪費，將停采線前移14 m，便于工作面停采工作的開展。

圖2 停采位置設計

根據相似煤層條件開采經驗，停采線位置確定為與上覆工作面停采線內錯15～20 m，停采時工作面壓力顯現比較明顯，不僅給安全生產帶來了隱患，而且回采長度的減少還造成了煤量的浪費。

3 支護方案的研究

3.1 停采線距上覆停采線20 m支護方案

支架前梁端距停采線5.4 m時，在支架前梁上距前梁端0.4 m布置一排鋼梁平行于工作面。當支架前梁端距停采線4.0 m時，布置第二排鋼梁，兩排鋼梁間距為1.4 m，接頭交錯布置，重疊0.5 m，鋼梁所用規格為4 m長工字鋼，且無彎曲斷裂現象。當支架前梁端距停采線3.6 m時，在工作面機道上距支架前梁端0.2 m布置一排錨索，要求錨索布置在兩個支架前探梁的縫隙處（為避免向前拉架時將錨索破壞），錨索間距為3.0 m。上述布置從中部依次向兩端進行，錨索規格為￠17.8 mm×4 000 mm，托板規格為250 mm×250 mm×16 mm，樹脂為MSK-2360，錨索索具為KM-18。

擴機道第一個循環結束后，立即在裸露的機道頂板距支架前梁端0.6 m布置一排錨栓，要求錨桿打在支架前梁正中位置，間距為1.5 m。上述布置從中部依次向兩端進行，錨桿規格為￠18 mm×1 700 mm左旋螺紋鋼，預應力墊片規格為200 mm×200 mm×10 mm。要求墊片必須壓緊金屬網。第一排錨栓支護結束后，進行第二個擴機道循環作業。待第二個擴機道循環作業完畢后，從工作面中部向兩端在距前探梁端1.2 m處布置一排錨索，錨索間距為3.0 m，錨索規格為￠17.8 mm×4 000 mm，托板規格為250 mm×250 mm×16 mm。第二排錨索支護結束后，進行第三個擴機道循環作業。待第三個擴機道循環作業完畢后，即采至距前梁端2.4 m，在機道頂板距支架前探梁端1.8 m處布置第二排錨栓，布置方式及規格同第一排錨栓。停采支護如圖3所示。

圖3 停采支護示意圖

3.2 支護效果

根據現場觀察及測量，停采位置選在距上覆停采線20 m時，采取上述支護方案支護效果并不理想，頂板有下沉現象，兩幫變形嚴重。煤幫最大變形達到1 000 mm，頂板最大下沉量約500 mm。

3.3 停采線距上覆停采線6 m支護方案

支護材料選取依然是錨索規格為￠17.8 mm×4 000 mm，錨桿規格為￠18 mm×1 700 mm左旋螺紋鋼，只是在第三個擴機道循環作業完畢后，即采至距前梁端2.4 m，在機道頂板距支架前探梁端1.8 m處將第二排錨栓換成錨索，布置方式及規格同第一排錨索。停采支護剖面示意圖見圖4.

機道正常支護后，對于壓力顯現較明顯的區域，進行吊掛垂直鋼梁加固，共計備用30根，錨索規格為￠17.8 mm×4 000 mm，鋼梁長2.2 m，吊掛位置及間距根據現場情況確定。續后支護無特殊情況仍按原支護方式支護。

圖4 方案變更后停采支護剖面示意圖

工作面機道支護完全結束后，在工作面尾端頭處支設3處堆柱，堆柱間距1.5 m，頭端頭從切頂線向外支設木垛一個，垛木用1 500 mm×120 mm×200 mm長方木料，確保兩端頭支護可靠、牢固。巷道超前支護在工作面停采后，兩巷超前支護改為吊三眼鋼梁支護：皮帶巷12根，間距2 m，第一根梁吊在工運機頭上方，距支架前梁不大于30 cm。要求吊掛鋼梁時補頂網。回風巷10根，間距2 m，第一根梁吊在工運機尾上方，距支架前梁不大于30 cm。

4 巷道礦壓觀測

在停采位置分別布置了3組壓力表，壓力表讀數從初始4 Mp變到6 Mp，之后10天一直保持不變，壓力表讀數變化曲線圖如圖5所示，通過分析壓力表變化曲線，充分說明巷道壓力顯現不明顯，停采支護起到了很好的維穩作用。

圖5 壓力表讀數隨時間變化曲線圖

5 結論

近距離煤層停采線內錯6 m支護方案的改進削弱了停采工作面機道壓力顯現，極大地提高了停采工作面搬家撤架的安全性，同時更重要的是，提高了采煤工作面的回采率，有效減少了煤炭的浪費。近距離煤層停采線位置的確定及支護方案的研究為以后綜采工作面停采方案的確定提供了很好的參考及依據。