软煤层地质条件下大采高工作面末采对接技术

摘 要：通过对长平公司4303大采高工作面末采方案合理设计与对接技术的成功实践，为其它同类条件下大采高工作面末采顺利施工提供了宝贵的经验。

关键词：4303大采高工作面 对接技术 末采

中图分类号：TD32 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）04（a）-0111-02

大采高工作面的末采工作是矿井安全生产的重要环节之一。长平公司大采高首采工作面采用两辅巷两通道式胶轮搬运车回撤工艺，工作面末采对接时没有可借鉴的成功经验。长平公司通过对工作面和主撤架通道支护方案、矿压观测、回采工艺等进行了详细反复的研讨论证，顺利的完成了4303工作面末采对接任务。本文就是末采对接技术的关键性问题总结。

1 工作面概况

1.1 工作面参数

长平公司4303工作面是首个大采高工作面，采高为5.86 m，倾斜长度225 m，开切眼至停采线长度为1030 m。煤层倾角5°～16°，普氏系数为0.48，煤层老顶为细粒沙岩，厚度为11.23 m，上灰白色，中厚层状。直接顶为砂质泥岩，厚度为4.85 m。

1.2 机械设备

4303大采高工作面采煤机型号为SL-500型机组双滚筒采煤机。中间架为ZY12000/28/62共121架，大约重40.5吨、过渡架为ZYGT12000/28/62共3架，大约重41吨、端头架为ZYT12000/28/62型共6架，大约重42吨。刮板输送机的型号为SZG1000/1000/1700刮板输送机。

1.3 撤架通道的参数

4303工作面主撤架通道和副撤架通道长度为225 m，主撤架通道宽4.6 m，高度为3.9 m，主副撤架通道距离60 m，主副撤架通道有两个联络横川，两个横川之间60 m。副撤架通道宽5.2 m，高度为3.9 m。

2 对接的技术难点

（1）主撤架通道需要承受大采高工作面的超前支承应力，采动影响十分明显，如果支护强度不足，可能将撤架通道压垮。

（2）主撤架通道与工作面平行，夹角为零，整个工作面几乎同时揭露空巷，控顶距增大，最大达到11 m，很容易发生冒顶事故。

（3）长平公司煤层较软，普氏系数为0.48。经现场矿压宏观观测统计显示，4303工作面片帮严重，来压时片帮占到整个工作面长度的40%，最大片帮深度为2m，易诱发冒顶事故的发生。

（4）对接时施工工艺复杂，且需要保证撤架道高度为4.5 m，宽度为4.2 m，施工困难较大。

3 对接方案及关键技术

（1）为了使撤架通道能够经受工作面采动的剧烈影响。在末采期间，必须进行加固，现场共采用了三种支护方式进行。首先在主撤架横川北帮共安装了58个ZZ12000/26.5/44液压垛式支架。其次在南帮打“#”型木垛对顶板进行支护，木垛与支架间距不小于600 mm，木垛一定要打正、支稳、背紧，并使用扒钉固定牢固。第三对整个撤架通道进行注浆加固，提高煤体的强度。

（2）提前50 m进行矿压观测，找出周期来压规律，预测过空巷期间的压力状况，并及时验证和修正，找出影响周期来压的因素与周期来压步距的关系。将观测到的数据制成曲面图，可反映顶板的压力状态。

（3）根据长平公司的煤层地质赋存条件，采用了距离主撤架通道50 m，留顶煤，逐渐降采高的措施。

（4）工作面注浆工艺的要求。

①距主撤架通道50 m时，工作面开始注浆，目的是增强煤的抗压强度，使工作面能够留住煤顶。当采高为4.5 m以上时注浆眼深为6 m，距顶板2 m，仰角20°左右，封孔深度1.5 m（图1）；当采高降至4.5 m时，注浆眼距顶板1.5 m，仰角30°左右（图2）。

②当工作面推进到距离主撤通道贯通还剩10米时，在工作面煤帮全部注浆，目的是使工作面在贯通时增加煤帮得稳定性。

（5）铺设金属网的要求

①工作面距主撤架通道15 m时（如果顶板破碎时可以在20 m时），上第一趟经纬网。并且从第五趟开始上双层金属网。

②上第一趟金属网采用锚杆直接锚网的方法。定第一趟网时，首先支架护帮板适当收回一定距离，作业人员通过定滑轮，将网拉起到足够高度铁托盘将网的长边固定到锚杆上并拧紧螺帽。

③前四趟单网，长边搭接为200 mm，短边搭接为500 mm。从第五趟双网开始，长边搭接为600 mm，短边搭接为500 mm。联网时采用16#双股铁丝扭结，每米均匀10道，每道扭结不少于三圈。

④贯通之后，先联网将工作面的网和撤架通道的网搭接并联好，联网要求与工作面联网要求相同。

（6）铺设钢丝绳金属网的要求：

①工作面上第七趟网时，开始铺设钢丝绳，钢丝绳在机头机尾端头架各富余出3～5 m。

②工作面沿倾向共铺设15趟钢丝绳，钢丝绳采用∮15.5 mm。

4 对接工艺的关键技术评价

（1）在工作面剩余50 m时，对主撤通道顶板高度及巷道宽度进行了观测。通过实测，主撤通道平均下沉量为380 mm，最大下沉量570 mm，顶板下沉量最大区域发生在中部，但是通过采用三种支护方式加强支护后，主撤通道内顶板基本保持完整，未出现锚索断裂、顶板断裂、台阶下沉等现象，这说明主撤架通道内采取的支护措施是可行的。

（2）通过现场矿压实测，长平公司4303大采高工作面周期来压步距为16～27 m，平均21 m。工作面上部最近一次周期来压发生在4月14日，推进度为1023.5 m左右；中部和下部最近一次周期来压发生在4月9日，所以对接时老顶周期来压的可能行不是很大。

（3）距主撤50 m时，开始调整机头与机尾推进度，保证推进度距主撤20米时，机头和机尾推进度一致能够同时上网。上网后，采取调斜工作面分段作业，工作面每次贯通15个支架，并且保持初撑了达到24 MPa以上，控顶面积大约控制在260 m2。现场宏观观测，采取分段作业、注浆等措施后，工作面片帮和顶板破碎较明显较少，1m以上的片帮几乎没有。

（4）单网与破碎的矸块接触时，大部分被扯破，甚至找不到网。支架长度约12 m，要双网才能落地，减去网上不去的影响推进度，上网在距主撤20 m时上网比较合适，单网上够四趟即可，剩余全部上成双网，联网丝时要求使用8#条丝。另外为了保证撤架时，顶网的支护强度，钢丝绳全部间距由0.6 m改为0.3 m。

（5）贯通剩50 m时，采取注浆措施，留煤顶降低采高。现场该部分煤厚仅为5米左右，留0.5 m的煤顶十分困难，同时影响推进速度，此项留顶煤方案试验不成功，有待进一步研究采取。为此，工作面末采沿顶沿底推进，贯通后，通道与主撤顶板出现台阶增大，为了台阶煤体联网支护强度不够，补充帮锚杆加强支护，台阶超0.6 m，施工一根，超1.4 m的施工两根，排距为1.75 m。

（7）末采时施工挂网锚杆时，需要在工作面停下搭较结实的平台架施工锚杆，使用此法可以降低施工锚杆的危险程度。

5 结论

（1）通过预先对撤架通道行加固，可以有效的改善撤架通道内煤体的力学状况，阻止破碎围岩的破坏与变形，为最终实施回撤通道稳定支护和支架回撤创造有利条件。

（2）松软破碎顶煤在动压及高应力破坏的复杂条件下，通过锚网支护方式施工，采用科学的施工方法，实现与回撤通道对接是可行的。并证明能有效满足撤架通道的设计要求，能够解决现场实际问题。

参考文献

[1]钱鸣高，矿山压力与岩层控制[M].中国矿业大学出版社，2003.

[2]胡文强.大采高综采工作面重装备单通道搬家技术[J].煤炭科技，1994-2009.