強沖擊危險綜放工作面支護優化及應用

程剛 孫偉 李建鋒

摘要：本文通過山東省滕東煤礦3下103強沖擊危險綜放工作面支護方式的研究優化設計，從工作面、兩端頭、巷道及巷道加固支護等支護方式的實施，取得了實際應用中的安全生產效果，對同等條件下的沖擊地壓礦井具有借鑒作用。

關鍵詞：強沖擊 綜放工作面 支護優化 應用

滕東煤礦3下103工作面是該礦首采區的第四個綜放工作面，工作面平均采深達到920m，煤層和頂板具有強沖擊傾向性。根據沖擊地壓危險性的綜合指數法、可能性指數診斷法和多因素耦合法評價，該工作面受到大采深、頂板堅硬巖層、鄰近大面積不充分采動采空區、不均勻采空區和復雜地質構造等因素影響，具有強沖擊危險性。工作面優化和加強支護管理，可有效防范頂板和沖擊地壓事故的發生。

1巷道支護情況

1.1支護斷面。矩形斷面，規格為：寬×高=4.4×3.2m ，S= 14.08m2。

1.2支護形式。錨網索+鋼帶支護。頂部均打設螺紋鋼錨桿、錨索，鋪設鋼筋網、雙抗網和鋼帶；兩幫部打設螺紋鋼錨桿，鋪設鋼筋網、鋼帶。

1.3支護參數。頂部布置五棵錨桿，其間排距為950 ×900 ±100mm；幫部布置四棵錨桿，其間排距為900×900 ±100mm 。每根錨桿抗拔力不小40KN。錨索占據錨桿位置，錨索按照3-2-3-2型布置。每根錨索抗拔力不小于80KN。支護參數見下表。

2工作面頂板支護方式

工作面配置76架低位放頂煤液壓支架，機頭尾各配備2架過渡支架共80架液壓支架，對工作面頂板實行全支護法管理。

采用追機移架方式及時對頂板進行支護：采煤機割煤后，先移支架，再移刮板輸送機，即：割煤→移架→移刮板輸送機；當頂板破碎時，采用帶壓移架方式移架；正常移架滯后采煤機后滾筒3～5架，不得超過6架。頂板破碎時緊跟前滾筒移架或超前移架，即：片幫嚴重時，采煤機割煤前，先進行移架，再進行其它操作，工藝為：移架→割煤→移刮板輸送機，移架步距0.8m。

3工作面端頭支護管理

工作面端頭、端尾采用“一字梁”、“十字梁”及雙楔梁配合單體液壓支柱支護。

靠端頭、端尾過渡架外側架設一排跨前、后部輸送機的雙楔梁抬棚，雙楔梁規格為1m，單體作腿，一梁一柱，每排保證不少于7棵雙楔頂梁。

雙楔梁按要求相互鉸接，其鉸接處按要求使用兩塊弧形銷對插打緊打牢，形成鋼性支護，前后部運輸機上方各允許2個雙楔梁下無單體，靠老塘側最后一個雙楔梁下用單體打好一棵戧柱。

4工作面超前支護方案

4.1支護范圍。3下103工作面軌道順槽為沿空順槽，受到上覆巖層運動影響，圍巖穩定性相對較弱；運輸順槽為實體順槽，兩側均為實體煤，圍巖穩定性相對較好，根據沖擊危險程度的不同，軌道順槽的超前支護距離設置為不低于150m；運輸順槽的超前支護距離設置為不低于120m。

4.2支護方式。（1）軌道順槽：網狀頂梁超前維護不小于150m范圍內，采用兩側掛“十”字頂梁，中間鉸接一個“一”字頂梁，配合單體支柱一梁一柱進行支護，“十”字梁規格為0.8m×（0.5+0.5）m，“一”字頂梁規格為1m。

（2）皮帶順槽：網狀頂梁超前維護不小于120m范圍內，由于該順槽內受大型設備影響巷道支護方式根據三個區段進行調整：一是破碎機區段，采用靠巷道兩側掛兩排規格為0.8m×（0.5+0.5）m的“十”字頂梁，中間鉸掛兩排1m的一字頂梁，配合單體支柱一梁一柱進行支護；二是破碎機區段，網狀頂梁超前維護至轉載機頭向前10m范圍內超前點柱區用單體支柱配合4m長π型鋼一梁三柱進行支護，排距1（±0.05）m；三是破碎機往外至超前維護頭，采用生根兩排0.8m×（0.5+0.5）m的“十”字頂梁，鉸掛兩排規格為1m的“一”字頂梁，每鉸掛9個“一”字梁后，再鉸掛“十”字頂梁，確保一梁一柱進行支護。

（3）其他要求

①網狀頂梁超前維護梁端頭距巷幫超過1m時，鉸接1m的“一”字頂梁，單體支柱配合“一”字頂梁一梁一柱進行支護。

②走向每4棵單體利用防倒夾板與卡纜形成一體，卡纜必須上牢固，防倒夾板距底板1.2m～1.5m，防倒夾板前后成一條直線，隨巷道坡度平緩過渡；因條件所限無法使用防倒夾板時，必須對單體使用安全繩，安全繩纏繞單體柱把不少于一周，生根點超過單體柱把高度，且牢固可靠。

③機頭尾采用雙楔頂梁托正巷鉸接頂梁，雙楔梁下單體拴好安全繩，兩端頭出口處單體無法使用防倒夾板時，必須拴好安全繩，且生根牢固可靠。

④底板松軟時，支柱應穿柱鞋，鉆底大于100mm時穿直徑不小于350mm的鐵鞋進行支護。

⑤兩順槽防沖點柱維護范圍內人行道頂部采用金屬網護頂。

5工作面補強支護方案

由于3下103工作面軌道順槽臨近大面積采空區，巷道的圍巖結構強度相對較弱，在高位堅硬頂板向采空區側斷裂運動時，將造成該巷道圍巖承受較強支承應力或者動壓影響。鑒于該工作面軌道順槽兩個見方至四個見方期間面臨高度沖擊危險，需要在該影響區域增加主動支護強度，防止其來壓前后發生巷道大變形影響支護結構強度或者發生沖擊破壞。

5.1補強支護范圍。軌道順槽高度危險區64～1081m范圍內，在實體煤幫采取加強支護措施。

5.2補強支護方式。軌道順槽高度危險區范圍內，在靠近工作面一側巷幫中部距離底板1.5米，豎直方向與煤幫45？斜向上方補打直徑22mm錨索，以錨入巖層深度不小于1.5m為準，補強支護使用1米錨鋼帶，每鋼帶上兩顆錨索（錨索根據頂煤煤厚可調節長度），兩鋼帶間距3米，補強用1米鋼帶與原巷幫正常支護鋼帶十字壓住。

6結語

103綜放工作面在強沖擊危險威脅下，通過優化掘進及回采期間支護設計，減小了礦山壓力對圍巖的破壞，使巷道塑性變形控制在有效范圍內，避免了沖擊地壓事故的發生。目前該工作面已推采700余米，在工作面初次來壓、各見方期間及過斷層、褶曲等特殊地質構造階段，確保了頂板安全，回采巷道滿足了通風、運輸、行人的需要。

參考文獻：

[1]康紅普，王金華.《煤巷錨桿支護理論與成套技術》[M].3 北京 煤炭工業出版社，2013：67-104.

（作者單位：棗礦集團滕東煤礦）

作者簡介 程剛，男，2008年畢業于山東科技大學采礦工程專業，本科學歷，工程師，現在棗礦集團滕東煤礦負責沖擊地壓防治管理工作。