特厚煤層大斷面大傾角工作面切眼擴安一體化研究

蔣大峰

（淮北礦業(yè)集團蘆嶺煤礦，安徽 宿州 234113）

0 前 言

蘆嶺煤礦主采煤層為8、9、10煤，其中8煤厚度8～10m，9 煤厚度 2～3m，煤層 f值為 0.11～0.61；8、9煤夾矸厚度2～4m。采用“采9煤放8煤”一次采放全高回采工藝。傳統(tǒng)切眼刷大安裝均采取先刷大、后安裝工藝，存在支護強度較低、巷道來壓維護困難、頂板管理難度大等諸多缺點。

Ⅲ811綜放工作面，首次采用擴安一體化工藝，通過超前頂幫管理、過程監(jiān)督等措施，實現(xiàn)了預期目標，保障了礦井正常順序接替，也為蘆嶺礦今后8、9煤工作面切眼刷大安裝積累了經(jīng)驗，指明了探索道路。

1 工程背景

1.1 地質(zhì)概況及支護工藝

Ⅲ811工作面切眼平均坡度18°，最大坡度25°。8煤層厚度1.84～14.75m，平均8.25m；9煤層厚度0～4.25m，平均1.21m；8、9煤層夾矸為泥巖和粉砂巖，灰-深灰色，層狀結(jié)構，較松軟，易冒落，厚0～4.44m，平均 1.3m。

圖1 工作面層位柱狀圖

導硐切眼采用平頂U型鋼+單體π型鋼挑棚支護，刷大切眼采用直鋼梁+鉸接頂梁支護；刷大后切眼有效凈寬×凈高=7869×2800mm。

圖2 切眼支護斷面示意圖

1.2 傳統(tǒng)施工工藝

Ⅲ811工作面切眼傳統(tǒng)施工工藝為先刷大、后安裝。

切眼刷大工程：采用2支隊伍，從上向下施工。

切眼安裝工程：切眼刷大全部結(jié)束后，創(chuàng)造好條件，然后移交安拆公司進行工作面安裝。

1.3 傳統(tǒng)工藝不足

1）切眼維護工程量大：切眼刷大后，巷道斷面為凈寬×凈高=7869×2800mm，斷面較大，壓力顯現(xiàn)極為明顯，需要反復改挑棚、臥底調(diào)道。

2）頂板管理困難：由于刷大后，切眼斷面較大，U型鋼變形嚴重，頂板管理難度大，存在安全風險。

3）工作面投產(chǎn)工期長：切眼刷大按照2支隊伍施工，預計需要30天結(jié)束，工作面安裝預計需要40天，共計需要70天左右。

2 工藝優(yōu)化及新工藝難題

2.1 工藝優(yōu)化

Ⅲ811切眼采用擴安一體化工藝，從下向上刷大，人工掘進，后路在煤壁側(cè)鋪設40T鏈板機從機巷系統(tǒng)出煤，從進架通道進料。支架在Ⅲ811進架聯(lián)巷的安拆硐室組裝后，用切眼上口JH-40回柱絞車運輸至安裝工作面。

安裝與擴刷平行作業(yè)，刷大作業(yè)茬口始終超前安裝工作面20m，刷大采用3班作業(yè)（夜、早、中），安裝采用2班作業(yè)（早、中）。其中支架運輸?shù)戎匾h(huán)節(jié)不得平行作業(yè)。

2.2 新工藝難題

由于新工藝需要從下向上施工，而Ⅲ811工作面切眼平均坡度18°，最大坡度25°，且頂煤較厚極為松軟，如何解決頂板管理難題和迎面防片幫問題，成為新工藝實施的關鍵。

3 具體措施

3.1 超前注漿加固措施

切眼刷大前，從切眼導硐側(cè)向刷大側(cè)超前注漿加固。注漿參數(shù)：導硐側(cè)棚檔中（注漿錨桿垂直煤壁，沿肩窩位置，按70°上山施工）打2根注漿錨桿進行注漿，間距不大于200mm，眼深不小于2.5m。注漿采用φ25×2000mm注漿錨桿，注漿水泥采用PO42.5，硅酸鈉（水玻璃），其水灰比為 0.75：1～1：1（重量比）。通過超前注漿措施，確保了施工期間頂板安全。

3.2 超前注水措施

由于煤層較為破碎，為加強煤層粘合力，刷大期間實施煤層超前注水工藝，超前刷大5m，在導硐側(cè)向煤層注水，通過注水不僅解決了煤層松軟破碎的問題，還有效解決產(chǎn)塵根源，確保現(xiàn)場施工環(huán)境。注水參數(shù)：每棚垂直煤壁施工一個注水孔，孔深5m，然后注高壓水，注水時長以煤壁出水為宜。

圖3 注漿及注水斷面示意圖

3.3 創(chuàng)新臺階施工方法

從下向上大角度上山施工，為確保迎面安全，現(xiàn)場采用臺階施工方法。迎頭始終保留4～6m臺階，臺階處巷高1.5～1.8m，有效的解決了迎頭防片幫問題。

3.4 π型鋼挑棚改鉸接頂梁

刷大切眼原設計采用π型鋼挑棚加固，后在施工中發(fā)現(xiàn)其不利于頂板安全管理，優(yōu)化為鉸接頂梁加固方式。同時，為確保迎頭前探梁范圍支護強度，要求2排鉸接頂梁始終緊跟迎頭。此項措施優(yōu)化，極大提高了現(xiàn)場施工安全性，尤其是前探梁范圍的頂板強度。

3.5 煤壁采用單體護幫

切眼刷大煤壁側(cè)采用單體進行護幫，既能保障大角度上山掘進挖腿窩安全，又便于后期回收煤壁側(cè)腿子。

3.6 現(xiàn)場監(jiān)管及過程管控到位

為確保切眼擴刷期間安全，礦井安排礦領導、職能科室和生產(chǎn)區(qū)隊“三級跟班”生產(chǎn)單位副科及以上干部現(xiàn)場跟班，安監(jiān)處、技術科、調(diào)度指揮中心副科及以上干部現(xiàn)場監(jiān)督監(jiān)管，礦領導24小時現(xiàn)場指導。充分發(fā)揮了現(xiàn)場管控及監(jiān)督作用，確保施工安全技術措施在現(xiàn)場得到落實。

4 結(jié) 論

Ⅲ811工作面切眼傾向長179m，自2019年2月13日早班開始刷大施工，其中切眼刷大2019年3月25日合茬貫通，支架安裝2019年4月1日安裝完畢，歷時48天時間，實現(xiàn)了預期目標。總結(jié)其優(yōu)點如下：

1）施工工期短。Ⅲ811切眼采用擴安一體工藝，改變了礦井原有的先擴后安的施工工藝，在切眼刷大期間的礦壓管理、后路維護、安裝效率等方面均取得了顯著的效果，與上一個綜放Ⅱ885工作面安裝比較，節(jié)省近15天時間。

2）減少材料投入。采用擴安一體化工藝，刷大茬口超前安裝茬口20m左右，極大減少了單體使用量，且安裝期間回收的單體及鉸接頂梁可供給切眼刷大使用，提高了單體利用率。

3）施工工藝革新。該技術改變了傳統(tǒng)的綜采切眼先刷擴，后安裝的作業(yè)方式，實現(xiàn)了兩個工序同步一體化作業(yè)，在安全方面消除了頂板安全隱患，安全可靠性大大提高。Ⅲ811切眼擴安一體化成功實施，為特厚松軟煤層實施擴安一體化工藝積累了經(jīng)驗。