工作面末采支護技術研究與實踐

吉繼瑜

摘要：針對3206回采面礦壓顯現規律以及頂板較為破碎情況，對回采工作面末采支護進行優化，將末采期間優化到來壓以外，同時提出采用三級支護方式。結果表明，采用的支護可以保證工作面移架后，覆巖頂板壓力得到較好釋放，保證回撤巷道安全。

關鍵詞：回采工作面;末采支護;頂板來壓

破碎頂板及末采期間頂板的管理以及支護一直是影響礦井回采工作面安全推進的重要因素，對綜采工作面破碎頂板情況下的末采支護進行研究，實現工作面末采期間頂板的安全、回采空間及安全操作具有重要意義，不僅可以保證末采期間回采工作面沒備的拆除效率，而且也是煤礦實現高效開采的關鍵[1-5]。

1礦井概況

山西某礦開采3號煤層，現3206回采工作面已接近尾聲，3號煤層的煤層結構較為簡單，煤層的平均賣場深度在268m，煤層厚度在2.9-3.4m之間，變化不明顯，平均厚度在3.25m，沿著煤層推進方有一角度為2。的呈現西北方向的小褶曲，對回采工作面的開采影響不大。3號煤層的直頂板為厚度在4m的泥巖，老頂為厚度在28m的粉砂巖，頂板中局部區域有砂巖泥巖互層，中間夾雜有細砂巖，煤層的底板為泥巖，砂質泥巖，老底為厚度在18m的風化砂巖，其下部為厚度在46m的粘結性較好，隔水性高的黃土層。

3206同采工作面采用的是綜合機械化開采工藝，全部垮落法對頂板進行管理，開采的工作面傾斜長度在190m，工作面設計的長度在1230m，可采長度在1190m，在同采工作面開采的末期，頂板較為破碎，容易發生冒落，特別是網采工作面來壓時，液壓支架頂板破碎較為嚴重，頂板的冒落速度較快，出現冒落的高度在300-400mm之間，當回采工作面推進后，煤層上覆巖層的覆巖能很快的對采區空的胃落空間進行填充。

2工作面末采期間的礦壓顯現情況

在2017年4月到2017年10月之間，對3206回采工作面的礦壓顯現規律進行了測量并記錄了回采面頂板的冒落情況，對回采面液壓支架工作阻力變化情況進行測量，采用的監測儀器是KJIION型液壓支架礦壓監測系統。

2.1礦壓觀測分析

在回采工作面推進至IllOm時，回采面的液壓支架出現來壓，來壓時間從早上5點持續到晚上21點，來壓期間支架最大工作阻力在42MPa，頂板來壓的最大壓力值在36-42MPa之間。工作面推進至IllOm時，回采面上方的老頂來壓較為劇烈，支架的最大工作阻力在46MPa，回采工作面前方煤壁片幫較為嚴重，片幫的最大厚度在450mm，在回采面110-122架之間出現頂板淋水情況，工作面推進較為緩慢。工作面上覆巖層老頂的周期來壓步距在15.4m。工作面推進至1128m位置時，工作面出現來壓，回采面液壓支架的最大工作壓力在4IMPa，頂板的最大來壓壓力范圍在37-4IMPa。工作面推進到1145m范圍時，工作面出現來壓，由此位置開始，該回采工作面進入到末端開采。在3206回采工作面推進期間，回采面的周期來壓步距平均在17m。

2.2礦壓觀測結果分析

根據3206回采工作面末采礦壓顯現規律監測結果可知，在回采面開采的末期工作面的平均來壓步距在17m;當回采面來壓期間，3號煤層的頂板上300-500mm范圍內破碎較為嚴重、頂板冒落的巖層具有破碎較為嚴重、頂板冒落速度快、頂板冒落的巖塊塊體較大;工作面推進之后，3206回采工作面采空區覆巖下落速度較快，在回采面液壓支架后3-5m范圍內，采空區基本被填充，在支架后方2-3m范圍內，上覆巖層以支架以及垮落的巖層作為支撐點，形成三角凹弧形狀。

3末采支護

3.1末采支護方案

3.1.1起點支護

通過對3206回采工作礦壓顯現情況可以得知，對末采開始支護的位置以及停采線位置進行優化，使得回采面末采期間不處于周期來壓期間，根據3號煤層礦壓顯現規律，可以對末采期間的起點位置進行優化，回采面機頭位置推進到1175m位置時，該回采工作面正好剛經歷過來壓，為最佳的末采支護時機，考慮到回采工作面的周期來壓步距平均在17m，因此，優化后的末采面避免了在礦壓顯現期間。

3.1.2三級支護方案

在回采面末采采用三級支護方案，確保回采面支架回撤之后，頂板壓力能夠得到釋放的同時，3號煤層頂板垮落速度得到降低，從而確保3206回采面末采期間的安全，保證支架能夠有效進行回撤。采用的三級支護具體如圖1所示。

3.2支護方案優化

3.2.1第一級支護

第一級支護的強度最低，主要采用的是鋼筋網支護，每移動一個回采支架后，為了有效防治采空區冒落的矸石向工作涌出，采煤機每推進一刀，都進行全面的鋪網并配合采用錨桿支護，選用的錨桿直徑為18mm，長度為1400mm，錨桿施工的間距為1700mm，排距確定為800mm，整個末采期間共布置4排錨桿。

3.2.2第二級支護

第二級支護強度比較高，為了是確保采用的支護措施能夠抵抗頂板下沉，防止回采面的液壓支架出現壓死現象。回采面采煤機每切割一刀（ 800mm），就進行全面的掛網支護，同時選用一個直徑為21.5mm的鋼絲繩控制金屬網的后撤，選用的支護錨桿直徑為18mm，長度為2lOOmm，錨桿的間距設計為1700mm，排距設計為800mm，在整個末采期間共布置5道鋼絲繩，施工5排錨桿。

3.2.3第三級支護

該級支護的支護強度最高，主要的作用就是對回撤空間頂板進行控制，保證回撤通道的安全，為回采工作面的“三機”回撤提供安全支撐。3206末采設計的開幫段長度為3m，考慮3號煤層頂板較為破碎，因此，對開幫端的支護采用錨桿+錨索+鋼梁的聯合支護方式，對于回采面中部區域頂板較為破碎的范圍內采用施T1.2m鋼槽方式。在開幫段，采用單體液壓支架配合對綜采面推溜方式，采煤機煤推進半刀，就需要對鋼筋網進行懸掛，掛設在直徑為14mm，長度為5000mm的托梁之上，配套采用直徑為18mm，長度為2lOOmm的錨桿進行支護，錨桿的間排距均為800mm，在施工的兩排錨桿之間施工錨索，錨索的直徑為15.6mm，長度為8lOOmm，間排距分別為3000mm以及800mm。為了防止回采面的煤壁出現片幫，在回采煤壁上布設鋼筋網，懸掛直徑14mm，長度lOOOmm的托梁，配合使用長度為1400mm，直徑為18mm的錨桿進行支護，間排距分別為lOOOmm及800mm。

4總結

根據3206回采工作面末采期間的礦壓顯現，對回采面末采期間的礦壓進行合理的利用，將末采排除在周期來壓之外從而降低末采期間的礦壓顯現，同時根據回采面頂板巖性，設計采用三級支護方式，對末采期間的圍巖進行支護，不僅控制了末采期間圍巖變形，而且保證了回采工作面回撤空間安全。

參考文獻：

[1]王志剛.大采高綜采工作面末采控制技術及應用[J].煤炭技術，2018，37（11）：112-115.

[2]劉軍，綜采工作面末采工藝技術的實踐應用[J].山東煤炭科技，2018（07）：55-57.

[3]殷國裕，綜采工作面末采工藝及回收通道支護研究[J].山東煤炭科技，2018（06）：64-65.

[4]王鎮，丁永友，王福喜.綜放工作面末采工藝創新研究[J].山東煤炭科技，2018（05）：1-2.

[5]付銅洋，郭鐵成，陳亞明.綜采工作面末采錨網支護技術研究與應用[J].山東煤炭科技，2017（05）：13-14+16.