大倾角综采工作面特殊条件下顶板管理技术

韩新明

工作面基本情况:全年回采了一个首采面5上-103综采工作面可采储量45万t,第二个回采面5上-104综采工作面可采储量25万t,第三个回采面5上-105综采工作面11月下旬安装完成预计回采10万 t,三个面均为大倾角综采面,倾角18°～35°,工作面构造多,每平方千米断层103条,最大落差7.5m,多数断层落差大于2m,给回采工作造成影响,特别是在遇空巷、断层和靠架等特殊条件下顶板管理困难大,容易造成冒顶事故。以上三面切巷长155m,煤层厚2.3 m～2.6m,正副巷沿5上煤层掘进,净宽3.5m,采用锚网梁锚锁联合支护控制顶板。工作面选用ZY3200/14/28型支架、MGTX250/600-1.1D型双滚筒电牵引采煤,SGZ-764/630型可弯曲刮板输送机,顺槽采用一部SGB-150T型转载输送机和一部SJ-1000型胶带输送机运煤。

1 大倾角综采面过空巷顶板管理技术优化与应用

大倾角综采面过空巷顶板管理技术:5上-103,5上-104综采面各有原矿井两条老采巷道需要通过、该老采巷道与工作面平交巷的两条、立交巷两条,平交巷位于5上煤层、立交巷位于5煤层,平交巷采用锚网梁及锚索支护,锚杆采用φ 20mm×2000mm的左旋高强螺纹锚杆,间距为800mm,排距900mm,原巷道宽3.5m,锚杆“五、五”布置,锚索采用φ 15.24 mm的7股低松弛钢绞线,长8.3m,孔深 8m,外露0.3m,锚索安装采用2卷Z2388与 2卷CK2340树脂锚固剂锚固,托板为500mm×500mm×10mm(长×宽×厚)钢板,“二、二”布置,间距3m,排距3 m;断层处锚索“三、三”布置,间距1.5m,排距3.0m,并保证锚索预紧力达到35 MPa。立交巷采用木垛密集支护,工作面推进至预定位置5 m范围,用3 m钻杆超前探巷,发现空巷需采取如下措施,每次割煤前向空巷顶板施工爆眼,深度 1.0m,垂直夹角 60°,装药量400g,一次爆破3个眼,直至将空巷填满,确保支架、溜子、机组安全通过。5上-103,104综采面四条老采空巷都顺利通过,没有给生产造成影响。

2 大倾角综采面靠架顶板管理技术优化与应用

大倾角综采面靠架顶板管理技术:5上-105综采工作面90m切巷推进20m后与机尾60m绕巷对接,绕巷中40个支架需向机头方向移3.4m,与60号支架对接。靠架前准备工作对接处上端头支护,改为单体支柱并戴1.2 m短π梁支护,柱距1m,排距1m,保证支柱初撑力 6.5 MPa,严禁使用漏液支柱,支柱、小梁采取防倒措施,便于靠架时替换。工作面准备6根3.6 m π梁回柱,20根单体支柱。靠架工艺:维护顶板→浮煤清理→调立柱加长杆降架→使用单体支柱靠架→到位后调立柱加长杆升架切巷顶板采用锚网梁锚锁支护,由于切巷有三条断层,靠架前需检查顶板支护情况,发现变化使用步3.6 mπ梁支设对梁迈步支护,一梁三柱,对梁距1 m、柱距1m,支柱有防倒措施。靠架前需把浮煤清理干净,放到老山侧不影响靠架。顶板维护好后开始调立柱加长杆降架,使用导管法或支柱法操作,检查支架的完好情况,发现问题及时处理。使用单体支柱靠架时,由一名代班长负责,两名支架工,三名端头工操作,人员不准站在支架的下方,防止倒架伤人。支柱必须放稳,支点可靠,防止滑脱伤人。升柱时先慢供液,均匀缓慢升柱。遇顶板破碎需来回替柱操作,保证支架顺利前移。调整立柱加长杆注意事项,优先采用导管法调节,调节时,另一根立柱升紧。若用单体支柱在支架顶梁上垂直支设,柱头固定在顶梁焊接槽内,使用溜子大链拴柱(在手把),操作时先慢升,吃劲后升紧,注意支柱滑脱,操作时使其他无关人员离开,相邻的支架必须升紧。工作面靠架注意事项,先从61号支架往机头方向靠架,必要时采用单体支柱扶架,支柱支设牢固,操作时必须用大链拴柱,防止滑脱伤人,支架下方、前方严禁有人,防止倒架伤人。5上-105综采工作面42个支架安全顺利完成靠架工作。

3 大倾角综采面过断层顶板管理技术

大倾角综采面过断层顶板管理技术:5上-103,104综采工作面推进中揭露大大小小断层45条,落差大于 H=2.5 m的正断层有20条,最大断层 H=6.5 m并且多形成地堑构造,给安全生产造成影响。

采用放振动炮,机组扫矸过断层方法,断层上盘放振动炮斜挑三角顶,断层下盘处需及时托三角顶煤。断层面煤岩交面难以留设顶煤,可提前打锚杆维护,使用φ 20×2000高强锚杆锚网梁全锚支护,锚杆间距0.8m,排距0.6m,保证托煤效果。保证采高:采高控制在2.3 m～2.5 m范围,严禁超高或太低,机组司机掌握好采高,煤壁松软片帮,只准扫底刀通过,片帮深度超过0.6 m必须等待超前拉架后,机组才能通过。随着断层向机头方向移动,及时调整工作面的采高,保证断层的正常过渡,保证溜子平、直过渡。断层顶板破碎采用超前拉架,保证及时支护顶板,防止漏矸,防止冒顶事故发生,必要时支架护帮板恢复,并及时打开使用。采用带压移架,支架移过后,要调整好支架平衡油缸,保证支架顶梁与顶板接实。出现漏顶、冒顶现象,要用板梁、道木“井”字形构顶,确保支架初撑力达25 MPa。

4 问题与建议

随着大倾角采煤中工作面顶板管理技术的成熟,木瓜山煤矿下一步将着手进行大倾角放顶煤的研究,为2010年大倾角放顶煤奠定基础。

[1]顾文卿.煤矿矿井支护新技术与支护设计计算及支护产品选型设计、维护实用手册[M].北京:中国煤炭工业出版社,2007.

[2]张荣立,何国纬,李 铎.采矿工程设计手册[M].北京:煤炭工业出版社,2006.