復雜地質條件下綜采面停采施工優化與應用

孫月星

（西山煤電集團馬蘭礦，山西 古交 030205）

綜采工作面停采施工主要是通過施工回撤通道、壁龕等，從而達到確保工作面后期機械設備能夠安全快速搬遷的目的。停采施工的主要內容包括機械設備回撤通道的形成及維護、采煤機、刮板輸送機拆遷硐室的施工、回采煤壁的維護等。停采施工質量直接關系到后期設備能否快速搬遷、工作面能否正常接替。所以在復雜地質條件下進行停采施工時，必須采取合理有效的施工工藝，保證停采施工安全及施工質量。本文主要以馬蘭礦28304工作面停采施工為例，提出了在復雜地質條件下停采施工技術措施。

1 概 述

馬蘭礦井田位于西山煤田西部邊緣，井田東部與屯蘭礦相鄰，西部以9#煤層露頭線及北社斷層為界，南部以原相北斷層為界，北部與城鎮底礦接壤。礦井井田面積為104km2，礦井設計生產能力為4.0Mt/a，井田內現開采煤層為02#、2#、8#煤層。

28304工作面位于北三盤區右翼，右翼軌道巷、皮帶巷分別從北三盤區軌道下山開口，28304工作面以東為右翼軌道巷、皮帶巷及回風巷，以南為28305工作面（形成階段），以西為實煤區，以北為28302采空區。工作面走向長度為1100m，傾向長度為178m，工作面回采煤層為8#煤層，煤層平均厚度為4.0m，工作面采用綜合機械化后退式回采工藝，全部垮落法處理采空區。28304工作面直接頂主要以炭質泥巖為主，平均厚度為3.7m，基本頂主要以粉砂巖為主，平均厚度為7.4m。根據馬蘭礦地測科提供資料顯示，28304工作面回采至1015m處揭露一條正斷層，斷層落差為1.7m，傾角為55°。

根據工作面設計，為確保最大限度回采煤炭資源及保證回采安全，將28304工作面停采線位置確定在1020m處，工作面回采至距停采線一定范圍內進行停采施工，28304停采施工主要包括回撤通道施工維護、工作面煤壁維護以及機組壁龕施工維護等。

2 工作面原停采施工工藝及問題分析

2.1 工作面原停采施工工藝

（1）28304工作面初步設計中工作面回采至1017m處時停止移架，在工作面頂板施工單錨桿支護，錨桿采用長度為2.0m，Ф18mm螺紋桿，錨桿間距為1.5m，第一排錨桿施工完后開始割第二刀煤，割煤后施工第二排錨桿，依次類推直至工作面割煤至停采線。

（2）工作面煤壁采用兩排錨桿進行維護，第一排錨桿施工在距工作面頂板1.5m處，第二排錨桿與第一排錨桿間距為1.5m，錨桿長度為1.8m，Ф18mm。

（3）壁龕采用采煤機進行切割形成，壁龕長度為20m，壁龕深度為1.0m，壁龕形成后采用單錨桿進行維護，維護方式與煤壁相同。

2.2 原施工工藝主要存在技術難題

（1）28304工作面直接頂主要以炭質泥巖為主，該巖石硬度系數f＜4.0，在外界作用力下巖石層會發生變形、斷裂。28304工作面以北為28302采空區，且工作面回采至1015m處存揭露一條斷層，在構造應力、采空區壓力的作用下，工作面頂板壓力加大，而28304工作面回采至1017m處開始對機道處頂板進行維護時，機道成型困難，伴隨著局部冒頂、垮落事故發生。

（2）28304工作面受構造應力影響，工作面機道頂板及煤壁出現大面積破碎、片幫現象，原設計中頂板采用單一錨桿支護不能加強頂板穩定性，且頂板采用長度為2.0m鋼錨桿不能滿足支護需要，同時煤壁采用兩排單錨桿支護無法防止煤壁片幫，特別是煤壁與頂板之間三角煤柱維護控制難度大。

3 28304工作面停采施工工藝優化

3.1 機道施工工藝

為了避免斷層對機道成型的影響，28304工作面超前對機道進行維護，并采取錨桿、錨索、錨索吊棚聯合支護措施對機道頂板進行維護。

（1）28304工作面回采至112m處開始對工作面頂板施工第一排錨索吊棚并鋪設金屬網，鋼梁長度為3.5m，每根鋼梁采用兩根長度為8.3m錨索將其與頂板進行固定，鋼梁平行工作面布置，在施工吊棚時在其上方鋪設一卷金屬網，并在支架頂梁上方鋪設一排長度為2.0m鋼管，移架時使鋼管與頂網接觸嚴實。

（2）當工作面第一排錨索吊棚施工完后繼續割煤、移架，工作面割煤至距停采線3.5m處時停止移架并在支架前探梁0.3m處施工第二排錨索吊棚，第二排錨索吊棚與第一排施工工藝相同，且兩排錨索吊棚錯位式布置，錯位距離為0.5m。

（3）第二排錨索吊棚施工完后工作面繼續割煤，割煤一刀完成后及時在頂板施工第一排錨桿、鋼帶支護，鋼帶長度為4.8m，每根鋼帶配套5根錨桿，錨桿采用長度為2.5m，Ф22mm左旋無縱筋螺紋鋼錨桿，鋼帶平行工作面布置，相鄰兩根鋼帶首尾錨桿疊加布置，如圖1所示。

圖1 28304工作面停采施工平面圖

（4）第一排鋼帶施工完后工作面繼續割煤，割煤完成后施工第二排鋼帶，第二排鋼帶與第一排鋼帶施工工藝相同，第一排鋼帶與第二排鋼帶錯位布置，錯位距離為0.5m。依次類推直至采煤機割煤到位，機道處頂板共計施工三排鋼帶，鋼帶間距為1.0m，鋼帶與頂板之間鋪設金屬網。

（5）頂板鋼帶施工完后，在三排鋼帶之間施工兩排單錨索，錨索間距為3.0m，錨索采用長度為8.3m預應力鋼絞線，錨索下方采用鋼托板及鎖具進行錨固預緊。

3.2 煤壁支護工藝

為了防止工作面煤壁片幫及加強三角煤柱維護，28304工作面施工三排邁步式護幫，并在煤壁處支設單體支柱。

（1）工作面煤壁護幫錨桿采用長度為2.0m，Ф22mm左旋無縱筋螺紋鋼錨桿，第一排錨桿施工在距頂板0.4m處，錨桿間距為1.0m，錨桿與煤壁之間采用鋼護幫進行預緊。

（2）第二排錨桿與第一排錨桿間距為1.0m，第二排錨桿間距為1.0m，第二排的第一根錨桿施工在第一排的第一根與第二根錨桿中間，兩排錨桿成“邁步式”布置。

（3）第三排錨桿與第二排錨桿排距為1.0m，錨桿間距為1.0m，同樣第三排錨桿與第二排錨桿成“邁步式”布置。

（4）當工作面煤壁護幫施工完后，在距煤壁0.5m處支設一排單體液壓支柱，單體柱間距為2.0m。

3.3 壁龕施工工藝

（1）28304工作面壁龕施工在工作面機尾位置，為方便拆卸刮板輸送機及采煤機，壁龕設計長度為25m，深度為2.5m，當采煤機割最后一刀煤后采煤機空刀返回89號支架處（共計105架支架），然后推移89～105號支架之間的刮板輸送機，輸送機推移到位后采煤機繼續斜切進刀割煤，采煤機壁龕形成后及時將刮板輸送機拉回至原位。

（2）采煤機壁龕處頂板采用錨桿配套鋼帶進行維護，頂板施工兩根鋼帶，鋼帶間距為1.0m，鋼帶布置形式與機道頂板鋼帶布置相同。壁龕處煤壁支護與工作面煤壁支護相同。

4 結束語

西山煤電集團馬蘭礦合理分析了工作面傳統停采施工工藝及存在的問題，并根據實際情況對28304工作面停采施工工藝進行了優化，實踐證明28304工作面停采施工工藝優化后，提高了機道處頂板穩定性，頂板未出現破碎、冒頂等現象，減少了煤壁片幫現象，保證工作面后期安全高效搬遷，取得了顯著成效。