特厚煤层综放工作面停采方案的研究

刘志伟

(1.太原理工大学 矿业工程学院， 山西 太原 030024； 2.大同煤矿集团 云冈矿， 山西 大同 037017)



·试验研究·

特厚煤层综放工作面停采方案的研究

刘志伟

(1.太原理工大学 矿业工程学院， 山西 太原 030024； 2.大同煤矿集团 云冈矿， 山西 大同 037017)

以塔山煤矿8204综放工作面为研究背景，分别从停采位置的确定、停采不放煤距离的确定、停采支护工艺的分析以及设备撤退等方面给出了石炭系特厚煤层条件下的综采工作面的停采方案。实践表明：该方案保证了工作面停采期间顶板的维护，加快了工作面的停采撤退速度，为今后类似条件下综放工作面的停采研究积累了宝贵经验，值得推广应用。

特厚煤层；综放工作面；停采；停采支护；设备回撤

1 工作面概况

塔山煤矿8204工作面平均走向长度906.5m，设计可采走向长度719m，倾斜长度162m. 8204工作面煤层厚度为9.72～17.76m，平均14.10m，纯煤厚为9.00～15.43m，平均12.25m，含夹矸2～16层，夹矸单层厚度0.62～10.35m，平均1.85m.夹矸岩性为：灰黑色高岭岩、高岭质泥岩、炭质泥岩，深灰色砂质泥岩、煤层上部局部受煌斑岩侵入影响硅化、变质。

8204工作面为留设小煤柱开采的工作面，根据小煤柱工作面应力分布规律，回风巷位于应力较小区域，回采过程中两巷超前压力显现不明显。

1) 0～32m5204巷矿压显现不明显。

2) 32～222m5204巷超前10m范围内有轻微底鼓。

3) 222～437m5204巷超前10m范围内有轻微底鼓。

4) 437～626m5204巷超前5m范围内有轻微底鼓。

2 停采线位置及不放煤距离的确定

2.1 停采线位置的标定依据

1) 超前压力影响范围。

该矿微地震研究表明，临空超前应力峰值为50～100m，由于盘区内采用前进式开采方式，确定8204工作面停采线距离1070回风巷里帮最短距离为150m. 工作面走向超前支承压力图见图1.

图1 工作面走向超前支承压力图

2) 相邻工作面停采线。

8206工作面回风巷实际停采位置距离二盘区回风巷里帮最短距离为225m.

3) 皮带大架及设备长度。

8204工作面2204巷皮带大架以及爬坡段合计长度为120m，工作面转载机、自移尾长度为40m，因此2204巷停采线最短长度为160m(距离二盘区回风巷里帮)。

综合考虑，建议8204工作面2204巷停采线长度为164m(采位750m，距离二盘区回风巷里帮)，5204巷停采线位置为149m(采位750m，距离二盘区回风巷里帮)，工作面停采位置进入8206工作面实体煤区域，进入实煤区75m.

2.2 停采线前后基本地质情况

运输巷：停采位置巷道留底煤，底煤厚2.4m，地质构造简单。

回风巷：停采线位置煤柱宽度为8m，巷道掘进留底煤，底煤厚2.0m，地质构造简单。

根据以上地质资料分析判断：8204工作面停采线位置地质构造简单，停采期间适当卧底，达到停采要求。

2.3 停采不放煤距离的确定

8204工作面正常推进时，平均来压步距为42m；工作面周期来压强度小，且工作面停采位置已进入相邻8206工作面实煤区，根据以往停采经验，进入实煤区后，周期来压步距增大强度减小，因此，初步确定工作面整体不放煤距离为30m.

在工作面进入停采不放煤阶段，必须保证采高达到作业规程规定，割平割直，由于工作面停采位置处于底煤区域，应适当卧底割煤，保证支架初撑力合格，预估工作面来压区域，尽量保证停采机道不在工作面周期来压区域。

3 停采支护工艺

针对该工作面的地质情况，结合以往工作面停采支护的经验，确定8204工作面停采支护工艺如下：

3.1 铺 网

工作面推进到距离停采线20m时，开始铺设双层金属网，使用8#铁丝网孔50mm×50mm的菱形金属网；头茬网全部采用d22mm×2 500mm锚杆加W钢带3 800mm×250mm×4mm进行固网，锚杆间距为1.75m.

3.2 锚杆+锚索+组合梁支护(共计13排)

在距离停采线10m时，开始打锚索加4m长11#矿用工字钢，工字钢相互对错500mm，锚索规格d17.8mm×4 300mm钢绞线，间距1.75m，排距0.8m，共计5排，打至距离停采线6.8m.

在距离停采线6.0m时，开始打锚索加3.8m长W钢带，锚索规格d17.8mm×4 300mm钢绞线，间距1.75m，排距0.8m，共计3排，打至距离停采线4.4m.

在距离停采线3.6m时，开始打锚索加3.8m长W钢带，锚索规格d17.8mm×4 300mm钢绞线，间距0.875m，排距0.8m，共计5排。

3.3 组合锚索、角锚索

1) 在支架前梁端头的机道上方，垂直于工作面煤壁，架设锚索吊挂工字钢挑梁，锚索的间排距为1.2m×1.75m，工字钢梁长度为4m，排距1.75m，锚索使用d17.8mm×8 300mm.

2) 同时，在工作面机道顶板范围内，支设2排组合锚索，三花布置，2排分别布置在第10排与第11排，第12排与第13排之间。

3) 在工作面机道与煤壁相交处，打设1排角锚索，角锚索使用d17.8mm×3 300mm，吊0.8m工字钢梁，排距1.75m.

3.4 护帮支护

采用d17.8mm×2 000mm左旋无纵筋螺纹钢锚杆，配合8#铁丝、网孔50mm×50mm的菱形金属网进行支护，每排3根，间排距为1m×1m，距顶板0.3m，托板使用450mm×280mm×4mm的W钢护板，加120mm×120mm×16mm高强度预应力拱形托板。

3.5 支护要求

顶帮锚杆要求两只树脂药，1只K2335，1只Z2360；锚索3只树脂药，1只K2335，2只Z2360；顶帮锚杆预紧力要求200N·m，顶锚杆锚固力8t，帮锚杆6t；锚索预紧力10t(25MPa)，锚固力17t.

3.6 工作面固化

在工作面距离停采线30m时，工作面在推进过程中如遇顶煤破碎处及构造位置时，要及时根据现场实际情况进行固化。

3.7 窥 视

根据实际情况在工作面进行窥视，根据窥视情况及时调整支护形式。

4 工作面设备的回撤

4.1 设备拆除前的准备工作

1) 绞车硐室。工作面停采后，在工作面尾部，正对后部运输机中心线的煤柱侧打一个2.5m×2m×2.5m(长×高×深)的绞车窝，同时回风巷在停采线外50m煤柱侧打一个宽12m×2m×1.5m(长×高×深)的绞车窝，满足设备拆除及泵站的稳放使用。

2) 铺底。根据现场实际情况，待工作面三机拆除后，根据工作面底板的岩性，对机道底板进行混凝土硬化，硬化宽度为支架座箱前端距工作面煤壁，硬化厚度为200mm，混凝土标号为C20.

3) 泵站系统的改造。工作面在液压支架撤出前，在回风巷安装1套临时泵站，保证工作面在运输巷泵站系统撤出后撤架时使用。

4) 通风系统的改造。待设备列车、皮带、皮带头、大架以及皮带的中间架全部拆除，撤出1#、2#支架后，方可进行工作面的通风系统改造。在液压支架的撤出过程中，靠近工作面煤壁侧铺设铁风筒，使用风筒保护架和木料保证铁风筒不被机道(古塘)垮落顶板压坏。

4.2 设备的拆除顺序

1) 运输巷设备的拆除：待工作面停采支护结束后，退运输巷皮带-转载机-运输机，待工作面前运输机拆除结束后工作面进行铺底，同时运输巷进行通风系统改造准备工作。

2) 工作面及回风巷设备的拆除：拆除前运输机尾-拆采煤机-拆前运输机及后运输机后半部分-机道铺底-拆后运输机前半部分。

3) 铺底结束、通风系统改造完成后，拆除工作面液压支架，支架的拆除顺序为从头到尾依次拆除。支架撤退时使用帕提特2165型支架吊装车将支架拉出、摆正，再使用支架搬运车将支架从工作面运至地面。

4.3 撤架时的支护

撤架支护：在液压支架的撤出过程中，使用双掩护支架、木垛及单体液压支柱进行配合(单体液压支柱作为临时支护)，在撤出支架位置，根据现场古塘垮落情况，打木垛进行支护，规格为1.5m×1.5m.

5 结 论

实践证明，对于石炭系特厚煤层的综放工作面，以上停采方案经应用较为成功，不仅保证了工作面停采期间顶板的维护，还加快了综放工作面的停采撤退速度，取得了较好的经济效益与社会效益。

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Study on Stopping Mining Plan for Fully Mechanized Caving Face in Special Thick Coal Seam

LIU Zhiwei

Taking 8204 fully mechanized caving face of Tashan coal mine as the research object, puts forward the stopping mining scheme for fully mechanized coal mining workface in carboniferous extra-thick coal seam under the conditions of location of stop-production, the distance of stopping coal caving, the support technology and the equipment withdrawal. The practice shows that this scheme can better ensure the maintenance of the roof during the stop mining and speed up the speed of withdrawing in the workface, which has accumulated valuable experience for the study of stopping mining in fully mechanized top coal caving mining face under similar conditions in the future and deserves to be popularized for further improvement.

Thick coal seam; Fully mechanized caving face; Stop mining; Stop mining support; Equipment withdrawal

2016-06-18

刘志伟(1986—)，男，山西天镇人，2013年太原理工大学在读硕士研究生，工程师，主要从事煤矿生产技术管理工作>(E-mail)liuzhiwei19866@sina.com

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