黃山煤業特殊地質條件15101 采煤面收尾施工方案

梁國棟 李忠華

（中煤第五建設有限公司第一工程處，江蘇 徐州 221006）

黃山煤業有限公司15101 首采面回采期間，采用一次采全高支架，經過一段時間回采，15#煤頂板（1.41 m 黃泥頂）極難控制，經常出現架前漏冒，且遇水泥化，極難篩選，影響煤質。經研究決定更換一次采全高支架改為留部分頂煤的小支架，要求對原工作面進行收尾，撤出原有“三機”。由于黃山煤業井下特殊的地質條件，15#煤頂板極其不穩定，采用常規回撤方法無法確保實現安全回撤。

1 工程概況

15#煤層平均厚度4.45 m，煤層結構簡單，含夾矸，傾角0～11°。偽頂：0～1.41 m 厚，碳質泥巖，局部相變為黃泥層；無直接頂；基本頂：5.45～8.15 m 厚，K2 灰巖。直接頂及基本頂裂隙極其發育，隨采隨落，經常在架前漏冒。

15101 采煤工作面位于一采區，可采長度1205 m，面寬240 m。設備配備： MG600/1505-WD 型電牽引采煤機；ZZ11000/24/50D 型液壓支架，共139 架，其中機頭架和過渡架共6 架；刮板輸送機均選用SGZ960/2×525 型。

2 采面收尾施工方法

2.1 回撤前采煤工作面狀態調整

局部地段采高較大、機頭段頂板破碎、工作面運輸機不平，無法進行上網，預計需向前推進5 m調整工作面。

調整要求：工作面調整至運輸機平緩過渡，嚴禁出現臺階，確保運輸機平穩運行。調整支架仰角，保證工作面所有支架上仰5～7°，運輸機橫向水平，保證兩巷平行推進，并逐漸降低采高，采高控制在3.5 m 左右。

2.2 上網上繩施工

1～130#支架段分層人工風鎬刷掘小巷，鋪雙層金屬網、上繩，工作面整體上網長度15 m，鋼絲繩排距0.8 m，鋼絲繩布置不少于16 根。

2.2.1 鋪聯網

液壓支架打出前探梁和護幫板，開始進行初次上網。工作面液壓支架上菱形網，端頭、尾必須將菱形網置入超前內，并與巷道外幫網拉緊掛好，網與網壓茬搭接100 mm，網片連接使用16#鐵絲，每100 mm 連接一道，雙絲三扣綁扎擰緊鎖邊。先將該區段內割煤并打出前探梁、護幫板，機組停至機尾開始初次上網，每三組液壓支架上一根廢舊2 寸水管，將菱形網對折后掛在水管上部，并用10#鐵絲固定，然后將菱形網長邊100 mm 相連，作為引網。上第一趟網前，先將液壓支架上部浮矸清理干凈，保證上網質量。

引網下部直接聯雙網，人員站在刮板輸送機內聯網（刮板輸送機、采煤機必須停電閉鎖）。長邊搭接100 mm，短邊搭接100 mm，每100 mm 連接一道，采用雙絲三扣，擰緊鎖邊，雙層網一直鋪到液壓支架后垮落巖石壓住網片1 m。

2.2.2 上鋼絲繩

在掘進巷道期間，將鋼絲繩直接固定在頂網上部。第一趟鋼絲繩距離第一次擴掘工作面側網邊3 m 位置開始鋪設，平行于工作面，用于與機尾側鋼絲繩連接。然后每800 mm 間距鋪設一趟鋼絲繩，共上16 趟，鋼絲繩為Ф32 mm。

鋪設方法：待每次工作面掘進完成后，將鋼絲繩平行于工作面拉直，聯到頂部網片上部，間距800 mm。鋼絲繩與金屬網每隔300 mm 聯一孔，每孔雙絲三扣。

上繩要求：鋼絲繩隨頂網一起上至液壓支架上部，保證收尾結束時，液壓支架頂梁上6 趟，掩護梁上5 趟。鋼絲繩要穿過機頭過渡架，與運輸、回風順槽頂網和外幫網連接牢固，繩頭固定在巷道最外側錨桿（索）上部。

2.3 架前出架通道施工

當液壓支架后網片壓至老空側1 m 后，液壓支架停止移動，前部擴掘寬3.6 m、高3.5 m、長240 m 撤架通道。出架通道使用人工風鎬擴掘，人工清煤至運輸機，經轉載機、皮帶運出。風鎬由上至下刷掘，刷掘夠一根工字鋼梁距離后停止刷掘，進行敲幫問頂，確認安全后進行永久支護。

2.3.1 出架通道施工步驟

（1）液壓支架停止移動后，將液壓支架與刮板輸送機連接銷摘開并保存好。

（2）每隔10～15 架在頂板條件相對較好地點垂直煤壁開口施工小巷，現場最多同時施工三個點。先擴掘垂直小巷，垂直小巷規格：深度3.8 m、寬度2 m、高度2～2.5 m。如圖1 所示。

圖1 15101 工作面出架通道擴掘平面布置示意圖

（3）在垂直小巷兩側擴掘出架通道上部：深度3.8 m，高度2～2.5 m。擴掘完成后對下部清掃底煤，采用人工風鎬刷掘，清掃底煤保證出架通道高度達到3.5 m。如圖2、圖3 所示。

圖2 出架通道工字鋼梁斷面布置示意圖

（4）清掃底煤期間對出架通道支護工字鋼梁進行替柱支護，保證在清掃底煤期間出架通道工字鋼梁有效支護頂板。如圖4 所示。

2.3.2 出架通道設計支護

出架通道頂板采用單體+工字鋼梁+2 層菱形網聯合支護，煤壁采用錨桿+菱形網聯合支護。若頂板破碎松散、壓力大時，則工字鋼梁支護適當加密。

2.3.2.1 出架通道臨時支護

（1）支護形式：頂部采用戴帽點柱挑梁+背板+網片支護，幫部采用錨網支護。

（2）支護材料：點柱采用DW-25 液壓單體支柱2 根，柱帽采用高強聚酯纖維鞋Φ300 mm。

圖3 出架通道工字鋼梁平面布置示意圖

圖4 出架通道工字鋼梁支架側挑棚支護斷面布置示意圖

（3）支護方法：人工刷掘斷面高度1.5 m 時進行鋪設頂網，打設2 根戴帽點柱托起網片進行臨時支護，隨巷道斷面刷掘高度增加，及時對液壓單體進行補液，增加或更換支護點柱，滿足支護高度要求。

2.3.2.2 出架通道永久支護及布置方式

幫部錨桿選用Φ20 mm×2400 mm 高強度螺紋鋼筋錨桿，間排距800 mm×800 mm。

頂部采用戴帽點柱挑梁+背板+網片支護。工字鋼梁采用礦用11#工字鋼，垂直小巷使用長度為2000 mm，出架通道使用長度為4000 mm；木背板采用1200 mm×120 mm×50 mm；在每架液壓支架上方布置3 根工字鋼梁（頂板破碎、壓力較大地段，每架支架上方布置4 根工字鋼梁，以現場情況足夠支撐頂板而定），工字鋼梁與順槽方向平行，工字鋼梁要與頂板接頂嚴實。工字鋼梁間距0.6 m。

液壓單體：DW-45；柱鞋規格：Φ300 mm 高強樹脂鞋。網片敷設雙層，搭接長度100 mm，采用16#雙股鐵絲連接，每100 mm 連接一道，雙絲三扣。

2.3.2.3 二次下部清掃底煤挑棚支護

（1）人工風鎬清掃支架側底煤后在工字鋼梁中部支設一根DW-45 液壓單體；

（2）人工風鎬將煤壁側底煤清掃后，將原煤壁側支護DW-25 液壓單體更換為DW-45 液壓單體；

（3）在支架前梁距離0.4 m 處對工字鋼梁進行π 型鋼梁挑棚支護；

（4）在出架通道擴掘完成后，距煤壁側0.3 m進行π 型鋼梁挑棚支護；

（5）挑棚π 型鋼梁使用一梁四柱。

2.4 注漿加固及冒落區充填

施工架前小巷和出架通道期間，因頂板為黃泥頂無法對頂板注漿，則采用對煤壁面煤體進行注漿，注瑪麗散進行加固煤壁。另外，對高冒區處理，架前冒落區接頂背實后，再注美固367 進行充填，有效防止頂板二次冒落，對頂板維護起到一定作用。

架前通道施工完畢，具備設備回撤條件。

3 結語

在頂板極其破碎的特殊地質條件下，收尾回撤通道既不能采用錨桿錨索支護，又不能使用采煤機進行切割推進，確定采用分層人工刷掘小巷，采用單體支柱+工字鋼梁+注漿加固及充填方法。

采用以上方法，歷時120 d，15101 采面上網上繩、架前回撤通道人工刷掘收尾完成，用1 個月的時間完成了采面“三機”安全回撤。實踐證明，在頂板破碎特殊地質條件下，采用人工刷掘架前通道，采用單體+鋼梁+雙層金屬網支護方式，實現短掘短支，可以有效控制架前頂板冒漏。通過這次15101 采面成功收尾回撤，也為其他有類似地質條件的礦井提供可借鑒經驗。