碎頂板綜采工作面收尾技術(shù)研究

11503回面工作面在收尾階段受到地質(zhì)構(gòu)造影響，頂板破碎，針對(duì)上述問(wèn)題，提出提前做好采面收尾準(zhǔn)備工作、對(duì)破碎的頂板強(qiáng)化支護(hù)以及管理、對(duì)底板進(jìn)行注漿加固、對(duì)支架工作狀態(tài)加強(qiáng)管理等收尾技術(shù)措施，確保了采面收尾工作的安全、快速進(jìn)行，取得較好應(yīng)用效果。

1概述

11503回采工作面位于南五采區(qū)東部，北側(cè)為落差在58m的DF083斷層，南側(cè)為南五采區(qū)集中運(yùn)輸下山，-850集中軌道運(yùn)輸巷，東側(cè)為11307采面采空區(qū)，西側(cè)為未開(kāi)采的實(shí)體煤。采面開(kāi)采的11號(hào)煤層賦存較為穩(wěn)定，煤層厚度在2.3m，直接頂為泥巖、砂質(zhì)泥巖，基本頂為粉砂巖；直接底為泥巖，基本底為粉砂巖。工作面走向長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為760m，斜長(zhǎng)為159m，采用走向長(zhǎng)臂后退式采煤法，全部垮落法管理頂板。由于采面在收尾范圍內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育、在停采線附近發(fā)育有多條正斷層，在地質(zhì)構(gòu)造作用下裂隙發(fā)育，頂板破碎。

2采面收尾準(zhǔn)備

2.1停采線劃定

為了降低地質(zhì)構(gòu)造影響，并盡可能增加煤炭采收率，劃定停采線與采面成斜交狀，停采線位置在11503運(yùn)輸順槽X1點(diǎn)前方112.5m，在11503回風(fēng)順槽X3點(diǎn)位置，停采線長(zhǎng)度在179m，具體如圖1所示。

圖1停采線位置示意圖

2.2材料準(zhǔn)備

在11503回采工作面收尾工作開(kāi)始之前，先將塑料編織網(wǎng)（規(guī)格為1.2m*6.5m），鋼絲繩（直徑在18.5mm以上）、聯(lián)網(wǎng)繩、半圓木、單體支柱、π型鋼梁等運(yùn)送至指定位置存放。當(dāng)回采工作面推進(jìn)至距離停采線12m位置時(shí)，采面就應(yīng)與停采線平行，采面的三機(jī)（采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)、液壓支架）保持平直。

3采面收尾施工

3.1施工工藝

采面的收尾可以大致劃分為4個(gè)階段：

第一階段，采面從距離停采線12m至距離停采線6.6m期間（采面推進(jìn)距離為5.4m）。在采面距離停采線12m時(shí)，在液壓支架的頂梁上鋪設(shè)引繩（鋼絲繩），引繩平行于采面，引繩的兩端分別固定在采面兩側(cè)液壓支架頂梁上。在支架頂梁上鋪設(shè)3層塑料編織網(wǎng)，并用16號(hào)鐵絲每隔200mm將塑編網(wǎng)綁扎在引繩上。

第二階段，采面從距離停采線6.6m至距離停采線1.8m期間（采面推進(jìn)距離為4.8m）。在該范圍內(nèi)，支護(hù)在后續(xù)的支架回撤后直接作用于頂板之上，因此在頂板上鋪設(shè)3層塑料編織網(wǎng)，并每隔600mm布置一根鋼絲繩，強(qiáng)化對(duì)頂板管理支護(hù)。

第三階段，采面從距離停采線1.8m至停采線（采面推進(jìn)距離為1.8m）。在該階段范圍主要用以回撤通道施工。當(dāng)液壓支架的伸縮梁板與停采線距離在1.8m時(shí)，停止移架，采用單體支柱移動(dòng)刮板輸送機(jī)從采煤機(jī)繼續(xù)割煤1.8m。在每一個(gè)支架頂梁上架設(shè)兩個(gè)π型鋼梁，一端固定在煤壁之上，一端固定在液壓支架頂梁上，并用單體支護(hù)貼僅煤壁支撐鋼梁。在回撤通道上方以及煤壁墻上鋪設(shè)兩層塑料編織網(wǎng)。

第四階段，主要是施工絞車(chē)窩以及扇形出口。工作面回撤通道與回采巷道基本垂直，為了便于液壓支架以及采面其他設(shè)備回撤，在采面回撤通道與回采巷道的交叉位置施工寬度為2m，長(zhǎng)度為4m的扇口，并施工深度為5m，高度為2.5m，寬度為3.6m的絞車(chē)窩，絞車(chē)窩中線應(yīng)于液壓支架的頂梁頭平直。

收尾期間的回撤通道、絞車(chē)窩以及扇面支護(hù)如圖2所示。

圖2絞車(chē)窩以及扇面支護(hù)示意圖

3.2破碎頂板收尾關(guān)鍵技術(shù)

3.2.1底板加固

11503回面工作面的收尾范圍內(nèi)斷層發(fā)育，頂、底板破碎，加之回撤通道寬度大，回撤時(shí)長(zhǎng)，礦壓顯現(xiàn)明顯。斷層受礦壓影響，容易形成新的裂隙，增加本已經(jīng)破碎的頂?shù)装迤茐某潭?，同時(shí)采面收尾期間水文地質(zhì)條件復(fù)雜，采面距離下部的含水層約50m，含水層的靜水壓力達(dá)到4.2MPa。斷層在礦壓作用下容易產(chǎn)生新的裂隙，形成涌水通道，給采面的回撤帶來(lái)安全隱患，因此，在采面回撤期間應(yīng)對(duì)破碎的底板以及斷層破碎帶進(jìn)行加固。

布置的注漿加固鉆孔的方位盡量與斷層裂隙帶斜交或垂直，以便提升注漿效果。在底板以及斷層裂隙帶共布置注漿鉆孔17個(gè)，單孔注漿量最大達(dá)到552t，總注漿量達(dá)到1563t，注漿取得較好效果。

3.2.2破碎頂板管理

受到斷層等地質(zhì)構(gòu)造影響，頂板破碎，容易冒頂，煤壁容易片幫。若頂板出現(xiàn)冒落，當(dāng)支架降架容易形成網(wǎng)兜，引起支架頂梁與塑料編織網(wǎng)不能分離，支架移架容易引起塑料編織網(wǎng)出現(xiàn)破洞。

采用半圓木輔助支護(hù)，以3臺(tái)鄰近的支架為一組，鋪網(wǎng)掛繩，每隔600mm在支架頂梁上平行于采面鋪設(shè)一根長(zhǎng)度為4m的半圓木。塑料編織網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)結(jié)束后，在支架的煤壁上，與頂板相距200mm的位置處，在塑料編織網(wǎng)上綁扎一個(gè)半圓木，伸出支架的伸縮量挑起半圓木移動(dòng)，以便展塑料編織網(wǎng)。利用鄰近的支架將半圓木挑起，支架托住半圓木依次前行。若支架伸縮量無(wú)法拖住半圓木時(shí)，可以采用單體支柱將半圓木托起。采用半圓木輔助進(jìn)行破碎頂板管理，避免塑料編織網(wǎng)出現(xiàn)網(wǎng)兜。

3.2.3支架管理

支架的運(yùn)行狀態(tài)直接影響支架回撤難度。在采面地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜區(qū)域，需要對(duì)采面支架間距、鄰近支架錯(cuò)距、端面距等進(jìn)行管理。受到地質(zhì)構(gòu)造影響，采面坡度較大時(shí)，支架移動(dòng)時(shí)可以采用單體支柱或者側(cè)護(hù)板對(duì)支架工作狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整，并嚴(yán)格控制采煤機(jī)割煤高度?？枕敃r(shí)，對(duì)支架的頂梁梁背背實(shí)，防止支架頂梁未與頂板貼緊密實(shí)因此支架傾倒或歪斜。支架在移架時(shí)應(yīng)嚴(yán)格準(zhǔn)守從下往上移架順序，避免下部支架間隙過(guò)小，引起支架擠死情況。

采煤機(jī)割煤時(shí)應(yīng)保證頂板平直，避免鄰近支架頂梁錯(cuò)距過(guò)大，在支架移動(dòng)過(guò)程中對(duì)平衡千斤頂進(jìn)行調(diào)整。

3.2.4提升支護(hù)強(qiáng)度

由于11503回面工作面的收尾階段頂板破碎，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，在施工回撤通道時(shí)，控頂距離加大，回撤通道壓力顯現(xiàn)明顯，可以在支架前梁位置增加布置單體支護(hù)對(duì)強(qiáng)化支護(hù)，較少煤壁受力強(qiáng)度，避免出現(xiàn)煤壁片幫。在采用的單體支柱下安設(shè)鐵靴、避免單體鉆入到底板，提升支護(hù)系統(tǒng)的支撐強(qiáng)度。單體支柱的初撐力強(qiáng)度應(yīng)在11.5MPa以上，液壓支架的初撐力應(yīng)不小于支架工作阻力的80%。同時(shí)需要強(qiáng)化對(duì)液壓支架、單體支柱檢修，避免出現(xiàn)漏液，保證支撐強(qiáng)度。具體的回撤通道強(qiáng)化支護(hù)如圖3所示。

圖3回撤通道強(qiáng)化支護(hù)示意圖

4結(jié)語(yǔ)

綜采工作面收尾工作以及設(shè)備回撤工作是采面正常生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，在地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜區(qū)域，煤層頂板及底板較為破碎，給采面的正常收尾帶來(lái)不利影響。應(yīng)強(qiáng)化對(duì)破碎頂板管理，確保采面收尾工作安全、順利進(jìn)行。在11503回面工作面的收尾，礦井采用一系列的頂板、底板控制以及施工管理措施，有效確保了采面在地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜區(qū)收尾的快速、安全，為礦井綜采工作面收尾工作的開(kāi)展積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

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