煤礦綜放工作面末采期間生產(chǎn)技術(shù)探析

孔令達(dá)

（晉能集團(tuán)有限公司，山西 太原 030006）

1 工作面概況

晉煤某礦2-106B工作面位于井田東北部，四周均不受采動(dòng)影響。2-106B工作面開(kāi)采區(qū)域?yàn)閺?fù)采殘采區(qū)，2#煤上部2m左右的煤層已被小窯用巷采或房柱式采法破壞，受其影響，可采煤層采高取3.4m。工作面總體呈一斜向北西的單斜構(gòu)造，煤層產(chǎn)狀：走向N46°E，傾向NW，傾角1°～5°。2-106B工作面走向長(zhǎng)500m，傾斜長(zhǎng)230m，地面標(biāo)高730～870m，工作面底板標(biāo)高666～684m，工作面埋深60～186m。頂?shù)装鍘r性如表1所示。通過(guò)井下實(shí)地考察，對(duì)2-106B巷受采動(dòng)影響段受小窯破壞情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，44.44%的巷段頂板成型較好，可以便捷地施工錨索，其余56%巷段剎頂背板較厚，緊貼頂板巖面施工錨索不便。

2 2-106B回采工作面礦壓規(guī)律分析

2.1 工作面礦壓特征

2018年3月中旬，煤礦開(kāi)始對(duì)2-106B工作面進(jìn)行2#復(fù)采煤層的回采，通過(guò)礦方對(duì)2-106工作面的礦壓觀測(cè)結(jié)果可知，2-106B工作面初次來(lái)壓和周期來(lái)壓步距均為 10～12m，工作面安裝有 127架ZF6000/18/36型中間架和6架ZFG6000/20/34H型過(guò)渡架，工作面來(lái)壓期間，支架的初撐力較小，回采中支架最大工作阻力為 17～20MPa，工作阻力在3000～3500kN之間。

通過(guò)礦壓觀測(cè)可以看出，2-106B工作面在回采過(guò)程中，工作面壓力不大，動(dòng)壓顯現(xiàn)不明顯。

2.2 超前采動(dòng)影響范圍和程度分析

為進(jìn)行回采工作面超前采動(dòng)的影響范圍和程度分析，擬通過(guò)監(jiān)測(cè)超前支護(hù)單體支柱的壓力來(lái)獲得超前支承壓力的范圍。即在2-106B巷內(nèi)采用單體支柱應(yīng)力計(jì)監(jiān)測(cè)4個(gè)單體支柱的應(yīng)力變化情況，其測(cè)點(diǎn)號(hào)分別命名為為 1#、2#、3#、4#，在監(jiān)測(cè)期間，保持單體支柱固定不動(dòng)，待采煤工作面完全推進(jìn)過(guò)該區(qū)域時(shí)予以撤除。在工作面推進(jìn)期間，1#-4#超前單體應(yīng)力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)如表2-表5所示，1#-4#超前單體應(yīng)力監(jiān)測(cè)曲線圖如圖1-圖4所示。

表2 1#超前單體柱應(yīng)力監(jiān)測(cè)點(diǎn)

表3 2#超前單體柱應(yīng)力監(jiān)測(cè)點(diǎn)

表4 3#超前單體柱應(yīng)力監(jiān)測(cè)點(diǎn)

表5 4#超前單體柱應(yīng)力監(jiān)測(cè)點(diǎn)

圖1 1#超前單體柱應(yīng)力監(jiān)測(cè)曲線圖

圖2 2#超前單體柱應(yīng)力監(jiān)測(cè)曲線圖

圖3 3#超前單體柱應(yīng)力監(jiān)測(cè)曲線圖

圖4 4#超前單體柱應(yīng)力監(jiān)測(cè)曲線圖

由圖1-圖4可以看出，2-106B復(fù)采工作面的超前應(yīng)力呈現(xiàn)離工作面越近應(yīng)力越大的特征[1]，通過(guò)分析，確定出2-106B回采工作面超前支承壓力影響范圍在18.4m之間，超前應(yīng)力峰值點(diǎn)在5.6m～7.5m范圍內(nèi)。

3 2-106B工作面末采階段工藝設(shè)計(jì)

3.1 末采前準(zhǔn)備工作

1）230m聯(lián)巷為梯形巷道，需在梯形段巷道棚梁頂部（距2-106B回采側(cè)棚梁梁口600mm處）和巷道一幫（靠近2-106B回采側(cè)），采用組合錨索（錨索間距為1800mm）配合12#礦用工字鋼（3.4m）和墊片聯(lián)合支護(hù)，每組錨索懸吊5排棚梁。頂錨索選用ф17.8×9300mm，幫錨索選用ф17.8×5300mm且距巷道底板1300mm；

2）待230m聯(lián)巷皮帶回撤后，采用DW-35型液壓?jiǎn)误w支柱對(duì)該巷兩幫進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)。

當(dāng)工作面推進(jìn)距停采線60m時(shí)，上述錨索支護(hù)必須完成。未施工點(diǎn)必須支設(shè)單體柱，加強(qiáng)頂板支護(hù)（皮帶機(jī)頭水倉(cāng)處單體柱要穿柱鞋）[2]；當(dāng)工作面推進(jìn)至停采線時(shí)，上述單體柱支護(hù)必須完成。

3.2 工作面末采工藝

3.2.1 施工工藝

2-106B工作面末采施工工藝如下：

收護(hù)幫板、收網(wǎng)→割煤→移架→推溜→打護(hù)幫板→聯(lián)網(wǎng)→收護(hù)幫板、收網(wǎng)。

當(dāng)末采每循環(huán)5刀（3m）時(shí)，必須對(duì)正巷轉(zhuǎn)載溜槽進(jìn)行回撤。

3.2.2 施工方法

工作面整體推進(jìn)至428m處時(shí)開(kāi)始進(jìn)行末采，末采割煤共計(jì)20刀，機(jī)組割第一刀煤后沿工作面鋪設(shè)菱形網(wǎng)。

第1刀：首先在支架上部平行于工作面鋪設(shè)230m的2寸鋼管，然后在鋼管上部連接第一道鋪菱形網(wǎng)（單層），要求菱形網(wǎng)長(zhǎng)邊與工作面方向一致；網(wǎng)與網(wǎng)搭接，長(zhǎng)邊搭接100mm，短邊搭接200mm，每隔100mm用聯(lián)網(wǎng)絲將鋼管與網(wǎng)進(jìn)行固定（菱形網(wǎng)采用10#鐵絲編制，規(guī)格為：長(zhǎng)×寬=10000×800mm，網(wǎng)格為 50×50mm）。

鋼管鋪設(shè)完成后，為保證推進(jìn)時(shí)鋼管與菱形網(wǎng)能順利上梁，在支架前梁處施工一排錨索（錨索間距3m，與頂板垂直方向呈25°角施工，錨索選用ф17.8×5300mm，采用CK2340、Z2388型樹(shù)脂錨固劑各2條進(jìn)行錨固，配合12×400×400mm鋼板及鎖具張拉預(yù)緊30MPa）；錨索施工完畢后與第一道網(wǎng)進(jìn)行搭接再次鋪設(shè)一道單層網(wǎng)。

第2-20刀：距停采線剩余11.4m時(shí)，即第2刀煤割完后，在鋪網(wǎng)平直、沒(méi)有搓網(wǎng)的情況下，開(kāi)始沿工作面鋪設(shè)第一道雙層網(wǎng)，否則繼續(xù)向前鋪設(shè)一道單層網(wǎng)。鋪雙層網(wǎng)時(shí)，下層網(wǎng)與上層網(wǎng)順茬鋪設(shè)（上層網(wǎng)壓下層網(wǎng)），上層超前下層網(wǎng)寬度的1/2，采用聯(lián)網(wǎng)絲每隔100mm進(jìn)行雙股聯(lián)接。聯(lián)網(wǎng)時(shí)，相鄰兩排菱形網(wǎng)短邊搭接口左右錯(cuò)開(kāi)300～400mm。鋪網(wǎng)超前割煤刀數(shù)兩刀。

第3-20刀：距停采線剩余10.2m時(shí)，即第3刀煤割完后，開(kāi)始沿工作面方向在網(wǎng)中間掛ф28mm鋼絲繩，每割一刀煤，拉一根鋼絲繩，鋼絲繩兩頭必須用繩卡固定在正、副巷的頂錨索上，每隔200mm用聯(lián)網(wǎng)絲將鋼絲繩與菱形網(wǎng)進(jìn)行固定（巷道錨索垂直頂板呈25°角施工[3]，其中，錨索選用ф17.8×9300mm型錨索，錨固劑采用CK2340、Z2388型樹(shù)脂錨固劑各2條進(jìn)行錨固[4]，配合12×400×400mm鋼板及鎖具漲拉預(yù)緊至30MPa）。每端用4個(gè)繩卡，此后每個(gè)循環(huán)掛一道鋼絲繩至第20刀割完（鋼絲繩間距0.6 m，共鋪設(shè)17道鋼絲繩）。

第13刀：距停采線剩余4.8m時(shí)，開(kāi)始在支架頂梁前端沿頂板平行于工作面方向施工第一排頂錨索，共施工8排頂錨索。

第17-20刀：此段為回撤通道，工作面推進(jìn)到距停采線剩余2.4m時(shí)，即第16刀煤割完后（割16刀過(guò)程中不允許拉超前架），拆除支架連接頭，將工作溜子與支架脫離，使用單體支柱進(jìn)行推溜[5]；工作面推進(jìn)到停采線時(shí)，即機(jī)組割最后一刀煤后，對(duì)最后一排頂錨索進(jìn)行施工，同時(shí)在煤壁施工幫錨桿，當(dāng)架前頂板壓力增大，破碎時(shí)，采用人工用風(fēng)鎬刷擴(kuò)的方式，最終形成回撤通道。

4 2-106B工作面回采期間巷道狀態(tài)

2-106B巷道的超前支護(hù)措施是在兩架梯形棚中間的兩幫各補(bǔ)打一個(gè)單體支柱，在巷道中間偏右側(cè)補(bǔ)打一個(gè)單體支柱。

為了進(jìn)一步評(píng)價(jià)2-106B工作面末采階段巷道圍巖的穩(wěn)定性，在2-106B工作面回采過(guò)程中的起始230m期間段對(duì)2-106B巷道進(jìn)行了全程的考察，主要的目的是考察2-106B工作面的超前支承應(yīng)力對(duì)2-106B巷道的影響。經(jīng)考察，230m巷道除了局部范圍變形較嚴(yán)重，其余范圍巷道狀態(tài)良好，完全能夠滿(mǎn)足回采需求，巷道狀態(tài)如圖5所示。

圖5 2-106B2巷道狀態(tài)

5 結(jié) 語(yǔ)

針對(duì)晉煤2-106B工作面地質(zhì)情況，進(jìn)行了工作面礦壓顯現(xiàn)分析，設(shè)計(jì)了該工作面在末采階段的施工工藝，并提出相應(yīng)的支護(hù)控制技術(shù)。通過(guò)監(jiān)測(cè)觀察，在工作面回采過(guò)程中的230m范圍內(nèi)，巷道圍巖除了局部范圍變形較嚴(yán)重，其余范圍巷道狀態(tài)良好，完全能夠滿(mǎn)足回采正常使用需求。實(shí)踐證明，2-106B回采工作面末采階段工藝設(shè)計(jì)合理，具有一定的推廣價(jià)值。