风氧化带下综采工作面末采技术的应用

文/裴保强

一、矿井工作面概况

晋北煤业公司隶属山西焦煤集团霍州煤电晋北能化有限公司，井田主要可采煤层为5号、6号煤层，矿井涌水以顶板砂岩裂隙含水层充水为主，井田内构造复杂。矿井主采煤层为5＃煤，该煤层位于石炭系太原组下端顶部，L1标志层下。该层煤岩性呈深黑色，断口参差状，节理及内生裂隙较发育，以条带状结构为主，平行层理发育，煤岩类型以光亮型为主。5＃煤层直接顶板泥岩厚3.0～6.0m；老顶灰岩厚2.5m；直接底板泥岩厚1.5～2.5m。

5-109工作面位于南窑村西南方向,地表主要为黄土梁地貌，以梯田为主；工作面地表存有大小沟壑，部分沟壑较深，呈“V”字型，深度为 30～50m。工作面基岩厚25～60m，黄土层厚 43～71m，盖山厚度为68～131m。顶板普遍风氧化，严重段呈粘土状，煤层基本正常，顶板管理困难。

为提高资源回收率，工作面结束段设计在顶板风氧化区段，这样给综采工作面的末采结束及回撤通道的支护带来新的研究课题。

二、末采施工技术工艺

当5-109综采工作面推进到距停采线位置18.4m处开始铺网，铺双层网，采用网格4×4cm小网格，共铺23道网（老山压4道单网、顶梁及掩护梁14道、通道5道），3 道帮网（单网）。

首先，采煤机割煤后铺设4道菱形金属网（单网），接着在距停采线位置剩余15.2m （19个循环）时，割煤、开始铺双网，并且沿工作面方向在第五道网中间开始挂第一道钢丝绳（Ф28mm）。以后每个循环联一道钢丝绳（Ф28mm），每两道钢丝绳间距80cm，铺20道钢丝绳。

工作面推进到距停采线剩4.8m（6个循环）时，将支架与刮板输送机连接销拆除，同时收回推移梁，开始施工回撤通道。

三、回撤通道的施工工艺

1．超前注浆加固

鉴于顶板风氧化严重极为破碎，与工作面方向平行每3m布置一个钻孔，先注浆5m进行加固。

具体步骤：在工作面煤壁距顶板1.5m处向上以45°施工7m钻孔，注浆距离保证水平距离控制在5m以上，布置的注浆孔间距为3m。注浆孔参数保证注浆孔的深度及角度，每孔注浆10桶（250Kg）。注浆孔外面接2m注射管，再接封孔器，里面全接花管。注浆时，在煤壁侧支设贴帮柱或补打点锚索，作为临时支护。

注浆材料采用马丽散NS。马丽散NS是一种双组合的不含溶剂的化学材料（注浆比例 1∶1），具有高度粘合力及较强的机械强度，能够快速胶结破碎的顶板。

注浆设备由气动注浆泵（ZQBS-8.4/12.5）两台，高压胶管、注射枪、注射管等组成。

2．刷扩方式的改进

采集静脉血2ml于BD公司生产的含有EDTA-K2的真空采血管内混匀。所有标本均在1-4h内检测完毕。每日质控均在控,期间参加室间质评合格。

传统方式：工作面推进到距停采线剩余4.8m，仍为采煤机割煤，即每割一刀，锚杆、锚索支护到位后，再进行下一个循环的施工。

改进后：针对顶板风氧化极为破碎的特点，为减少顶板的暴露面积，便于及时支护到位，采用了风镐人工刷扩方式一次到回撤通道的设计断面，具体尺寸为：毛宽3.6m、毛高 3.8m，净宽 3.5m、净高3.7m。循环进度0.8米，最大最小控顶距分别为1m、0.2m。

3．支护形式的改进

（1）支护方式改进措施

传统方式：W钢带平行工作面方向布置。采用锚索、W钢带、槽钢支护逐排进行支护，见图1所示。

图1

改进后：W钢带垂直于工作面方向布置。采用锚索、W钢带、槽钢、棚子配合单体液压支柱进行联合支护。顶板采用φ17.8mm，长度分别为8.3m、11m的两种锚索进行支护。帮部采用锚杆支护。锚索（杆）施工顺序：先顶后帮，即顶锚索施工完毕后，施工帮锚杆，且顶锚索施工时，先中间，后两边，见图2所示。

图2

（2）支护参数及具体支护形式

8.3m锚索，间排距为750×800mm，配合W钢带（5孔，孔间距750mm）进行支护,最边一根距帮250mm，垫片采用130×8×20.5mm 碟形垫片，每孔充填CK2340、Z2388 树脂锚固剂各两条，锚索外露 150～250mm,锚索预应张拉力不小于45MPa，锚固力不小于260KN（特殊情况下，以锚固牢为主，不需达到45mpa）。

帮锚：采用（Ф20×1600mm 的左旋螺纹钢锚杆），在巷道前进方向煤壁布置，每排4根，间排距为1000×1000mm，每孔充填CK2340树脂锚固剂一条，帮锚扭矩不小于90N·M，帮锚梁 （4孔，孔间距1000mm）长度为3.2m。

铺网要求：紧贴顶板铺双层菱形网，金属网为1×10m的菱形金属网，网孔规格为40×40mm；联网丝规格为镀锌16#铁丝截成40cm双股使用；联网时，按长边搭接20cm，短边搭接40cm进行，长边每10cm联1道，短边联双行，每10cm联1道，每道拧2~3圈。

棚子架设：采用棚梁一端穿在支架顶梁上50cm（长度），一端采用单体支柱进行支护，棚距0.8m。单体支柱必须穿铁鞋，上防倒链。

（3）支护材料的规格及型号

棚梁：11#矿工钢，长度4m；帮锚杆：Ф20×1600mm的左旋螺纹钢锚杆；锚固剂：CK2340、Z2388 树脂锚固剂： 垫片：φ130×8×20.5mm 金属碟形垫片；帮锚梁：4孔，孔间距为 1000mm、长度为 3.2m；锚索：直径为φ17.8mm，长度分别为8.3m、11m的两种锚索；W钢带：规格为长3.5m，5孔，孔间距为750mm；槽钢：14# 槽钢（长 2m，2 孔，孔间距1.6m）。

4．工艺流程

交接班—敲帮问顶—瓦检—人工刷扩—敲帮问顶—临时支护—永久支护

5．临时支护

采用2根5m长前探梁管子、专用吊环（3寸内套2.5寸）配合专用板梁进行支护。风镐刷帮后及时进行敲帮问顶，前移前探梁，前探梁布置于刷扩段中心线1.2m处，间距为2.4m。

6．出渣方式的改进

传统方式：利用采煤机出渣。改进后：人工出渣，工作溜子运输。

四、结语

晋北煤业公司5-109综采工作面风氧化带下的综采工作面的末采采用马丽散超前注浆的方式，对回撤通道的顶板进行了有效的控制，为综采工作面的安全回撤奠定了坚实的基础，提高了资源回收率，创造了可观的经济效益。通过回撤通道刷扩工艺的创新，为今后风氧化带破碎顶板工作面的末采结束开辟了一条新的途径。