綜采工作面切眼一次成巷支護技術及其優化策略

程鵬鵬

（晉城煤業集團長平公司安全監察部， 山西 晉城 048400）

引言

在綜采工作面的切眼工作過程中，主要是通過安裝支架前部和后部刮板運輸機以及采煤機等設備的大型運輸巷道，有效保證切眼頂板的安全性和穩定性，這是煤礦綜采工作面回采以及設備安裝的重點工作環節。因此，當前針對晉煤集團長平公司綜采的第一煤層開采工作中復合頂板綜采工作面一次成巷技術存在諸多問題，相關工作人員通過研究煤礦放頂復合頂板，綜采工作面焊道周圍圍巖的形變條件，提出了相應的技術優化措施，有效解決這一工作難題。

1 工作面概況

長平公司位于山西省東南部，經過歷次改擴建，現核定生產能力500 萬t/年,礦井井下斷層、陷落柱等地質構造多，煤體較為疏松，同時隨著大采高回采工藝的推廣，巷道、切眼斷面都有較大幅度的增加，大斷面全錨支護等工藝的采用，使得礦井頂板管理難度加大。通過對長平公司綜采工作面的分析和研究，該煤礦開采工作面的切眼和頂部巖石條件為泥巖或者是砂質巖，實際厚度為3.5 m，基礎鹽性結構中細砂巖厚度為5.5 m，內部還包含了一定量的砂質泥巖夾層，厚度為3.2 m。底部基礎巖層為砂質，泥巖厚度為7.5 m，切眼煤層的清角角度為20°～30°，平均煤層的厚度為1.5～3.5 m。

2 長平公司綜采工作面支護存在的主要問題

在進行綜采工作面切眼時，傳統的一次成巷之后的支柱保護工作存在著許多的問題，需要結合實際情況進行解決。綜采工作切面切眼一次成巷支護技術中存在的問題，需要具體情況具體分析并制定解決方案。在實際施工中難度較大，材料的消耗較大，從而無法及時采用切眼技術，無法提供保證；切眼的距離不斷增加，但是支護的空間變得越來越狹小，從而無法提供支護保障。隨著支護方式的更替，在更替過程中的操作難度較大，隨著工作進程開采難度增大，巷道的銜接和支護建立等存在問題，以上問題都對整個煤礦創造的穩定性和安全性形成了嚴重的阻礙，需要結合實際情況進行解決，制定優化策略。

3 長平公司綜采工作面支護的優化改進

3.1 優化策略

在煤礦開采工作時，通過復合頂板進行輔助，開展綜采工作時巷道出現圍巖斜面的問題對圍巖支護問題產生較大影響，需要進行深入的探究，制定詳細的解決方案。隨著煤礦切眼工作的實施，煤礦巷道周圍的巖石受到力的作用，從而形成三軸用力的形式進行轉變，導致整個煤礦巷道的頂面受力壓力增大，從而出現疏松，在此背景下，容易出現塌方等危險事故的發生，所以需要制定解決策略來進行優化。可以在煤礦巷道周圍提供支護保護，以此來提高巷道周圍的受壓承受力，在此基礎上轉化為三軸應力形式，從而為整個煤礦巷道的安全和穩定提供保障。支護技術的形成也可以保護整個煤礦的受力程度增加，巷道周圍巖石、碎石不易掉落，保護程度增加，在此基礎上向更深層次探索，不斷地進行探究，進而優化制定更加有效的方案。

3.2 具體實施方案

在煤礦進行開采工作時，切眼一次的大致策略如下，可以將成巷距離的大小制定在6.6 m，在煤礦后續的支護技術施工中，錨桿的范圍應該控制在2.3～2.5 m 的范圍內，長錨鎖與巷道頂板的距離控制到3.7～5 m 之內，短錨鎖在巷道頂板的正下方5.6～7.6 m 的范圍之內。在進行綜采工作切眼一次成巷技術時，需要結合實際情況對問題進行分析，在此基礎上進行不斷的探究，具體問題具體解決。在對煤礦進行開采工作時，切眼支護方法可以通過錨索、錨網、加拖梁綜合支護的方式，以此來提高煤礦巷道的整體支護能力，為施工安全提供保障。具體的實施方案如下：

1）在錨桿的選擇方面需要依照煤礦巷道頂板的強度大小，選擇22 mm×2 600 mm，相互之間的間距大小為800 mm×800 mm，綜采工作面的采空區域使用高強度錨桿來進行支護，規格大小為25 mm×2 600 mm，相互之間的間距大小設定為900 mm×900 mm。工作面當中運用玻璃鋼錨桿來進行支護，規格大小為18 mm×2 000 mm，相互之間的間距設定為900 mm×960 mm。

2）在錨索選擇方面巷道頂板區域，采用規格為22.8 mm×7 500 mm 和22.8 mm×4 600 mm 型號的錨鎖來進行交換循環的設置，相互之間的間距大小為1 500 mm×800 mm，同時配合托梁固定，對整個煤礦開采工作面來進行支護[1-3]。

3）在錨網的選擇方面，巷道頂板區域,錨網的選擇規格為2 500 mm×900 mm 兩塊錨網，煤礦巷道周圍使用規格為2 500 mm×900 mm 錨網一塊，孔徑距大小為40 mm×40 mm，網線直徑大小為5 mm。

通過相關施工人員對綜采工作面的實際開采工作狀況，對巷道頂部沿線條件和底部的地質條件進行了分析和研究，最終采用了4 500 mm 和7 500 mm兩種錨索循環交叉來進行設置。通過這種技術方法大大提高了整個綜采工作面的支護效果，同時提高了周圍巖石條件的穩定性，同時還可以有效提高周圍巖石條件的整體抗壓能力以及穩定性。

4 支護優化效果的分析

在煤礦的開采工作中，結合實際情況對巷道的優化情況進行檢測和分析，巷道的整體寬度為6.6 m，實際的施工挖掘為275 m。此次的施工方式為一次成巷，在此基礎上進行拓展挖掘。煤礦的相關工作人員通過對圍巖變形的觀測情況來看，需要將觀測點的位置定于巷道頂板的垂直位置，實際的施工深度為6.5 m，并且在巷道頂板的表面上分別增加一個位移觀測設備進行監測，分別處于巷道頂板表面以上的1.5 m、2.5 m、3.5 m、4.5 m、6.0 m 的區域范圍，頂板下沉檢測點編號為1 號—5 號，此次檢測一共布置了三個觀測點。觀測的周期也隨著具體情況的變化而變化，觀測周期為第一周每天觀測一次，第二周每三天觀測一次，此次觀測一直持續，直到切眼周圍的擴幫靠近觀測點才結束。之后每一周的觀測次數為每周一次，直到保證整個圍巖結構的形變量穩定，之后對采集到的數據詳細進行分析，并且制定出了相應的曲線圖，如圖1 所示。

圖1 距離頂板區域1.5～6 m 范圍內的下沉量曲線圖

通過圖1 分析可以看出在距離煤礦巷道頂板區域1.5～6 m 的范圍之內，第7 天的最大下沉量為72 mm，最小的下沉量為43 mm。通過觀測數據分析可以得出結論，就是煤礦巷道的頂板隨著時間的推移，下沉量累計值不斷加大，但是在一周之后下沉量趨于穩定，巷道趨于穩定狀態，由此可知巷道支護有著明顯的效果，提供了強有力的保障。傳統的支護方式已經無法滿足煤礦巷道的支撐，需要不斷進行改進，該支護技術有效拓展了掘進的效率，避免了塌陷、落石等情況的出現。通過該圖的結論分析出對該煤礦開采工作面大跨度切眼為原形變的控制效果非常明顯，該支護技術結合實際情況分析問題，能有效提高了開采工作面的安全性和穩定性，有助于煤礦巷道施工更加順利，為施工提供了保障。

5 結語

通過對綜采工作面切眼一次成巷技術的優化處理之后，整個綜采工作面的掘進工作效率得到了明顯的提升，同時也為煤礦開采工作單位節省了一定的成本投入，提高了煤礦開采工作的整體質量。