综采工作面过无炭柱浅孔爆破及顶板加固技术

王哲豪

（西山煤电有限责任公司 西铭矿, 太原 030052)

1672-5050（2017)05-0042-03

10.3919/j.cnki.issn1672-5050sxmt.2017.10.011

2017-07-29

王哲豪（1989-),男,山西汾阳人,硕士,从事煤炭生产技术工作。

综采工作面过无炭柱浅孔爆破及顶板加固技术

王哲豪

（西山煤电有限责任公司 西铭矿, 太原 030052)

综采工作面在回采过程中遇无炭柱构造,存在极大安全隐患,严重影响正常生产工作。西铭矿对过无炭柱技术及顶板加固进行分析，通过对过无炭柱浅层爆破及超前注浆技术分析,在48502工作面进行浅孔分层多次爆破松动岩块以及顶板超前注浆加固技术,工作面条件得到很大改善,为安全、高效进行生产工作奠定了基础。

综采工作面;无炭柱;分层爆破;注浆加固

在煤矿正常回采工作中,遇到无炭柱,影响工作面的正常回采工序,降低煤炭回采率。西铭矿48502综采工作面在回采到距离停采线120 m位置时,第4架-18架（1-3架为端头架)位置揭示了无炭柱,根据地质资料,该无炭柱走向长度为38 m,倾向长度为28 m,按照正常工序推进,无炭柱很难切割,且工作面顶板的无炭柱极不稳定,容易发生漏顶,存在极大安全隐患。因此,根据现场地质条件,工作面采用浅孔分层多次爆破,超前注浆加固技术。

1 过无炭柱技术及顶板加固分析

无炭柱是在地下水作用,地质作用力和岩层重力双重作用下形成的柱形结构的岩体。无炭柱严重制约煤矿的正常生产,对煤层的顶底板造成破坏,影响正常掘进和回采[1]。目前,过无炭柱的方法主要有:1)绕采法。该方法会造成工作面衔接紧张,综采设备使用率降低,且造成煤炭资源不必要的浪费。2)硬过法。无炭柱中含有的石块较大,用采煤机硬过,会对机械造成极大损害。且无炭柱中有害气体的含量具有不确定性,生产过程中产生的火花与有害气体共存,存在极大的安全隐患。3)爆破法。采用浅孔分层多次爆破,破坏无炭柱石块的完整性,用采煤机进一步破坏,该方法可靠性很大[2]。

工作面过无炭柱时,无炭柱煤壁上部极为破碎,很难形成承载结构,尤其在端头的位置,对顶板的维护造成极大的困难[3]。根据其结构特点,有必要进行其注浆加固。岩层内部注浆能充填内部结构,增加破碎岩块的摩擦力,增加岩层的整体。因此,对于破碎的巷道围岩有必要进行注浆加固[4-5]。

2 工作面地质条件

西铭矿48502工作面位于48504已采工作面以东,南邻北五左翼回风巷,东部为北五轨道巷。该面上覆2#煤已回采,工作面回采后,将会使北五轨道巷压力增大。48502工作面所掘8#煤层节理发育,结构复杂,煤层中上部夹一层0.20 m～0.90 m的页岩夹矸,下部夹0.2 m～0.3 m页岩或炭质页岩,煤厚4.20 m～4.70 m,平均4.42 m,煤层厚度变化不大,属单一稳定的厚煤层。当回采到距停采线120 m位置时揭示了无炭柱,该无炭柱预计长38 m,宽28 m,以砂岩为主,杂以页岩碎块,胶结致密,不含水。回风巷在掘进时遇到该无炭柱,采用棚梁支护,顶板极为破碎,用勾木接顶,并在勾木和顶梁中间铺设金属网。回采期间,在两棚梁之间套棚,用圆木做梁,三梁一柱进行超前维护。

在工作面回采时,无炭柱中含有的石头较硬,采用浅部分层爆破。机头三角口位置靠近回风巷的顶板极为破碎,采用超前注浆支护。

3 过无炭柱浅层爆破及超前注浆技术分析

综采工作面48502无炭柱段采用打眼放炮落矸,采煤机出矸,其它地段采煤机正常割煤通过。过无炭柱打眼放跑的正常工序为打眼→装药→联线→放炮→移架→采煤机出碴→移溜（安全检查贯穿每一环节)。煤机割煤距无炭柱20 m远的地方停机停溜,并闭锁溜子不少于两处。人员站在支架内打眼,眼深1.0 m,循环进度0.8 m。炮眼布置3排,间距0.8 m,排距1.2 m,打眼采用湿式打眼。必须由2名打眼工操作风钻,1人把风钻,1人用洋镐定下眼位。打眼前先点动几次,待风钻钻头钻入煤壁3 cm～5c m后,开始放大风量,正常打眼,打眼后必须用转动的钻杆抽拉几次,以便排出煤粉。其炮孔参数，如表1所示。

表1 炮孔参数

工作面帮高度为3.4 m,上、中、下一共打3个孔,上孔和下孔与顶底板的距离500 mm,中孔与上、下孔的距离1 200 mm,孔排距880 mm,孔深1 000 mm,每个孔需要雷管1个,炸药2卷,其炮孔的位置及排列方式,见图1。

图1 炮孔方位及角度Fig.1 Position and angle of blasting holes

炮孔装药必须由爆破工操作,操作前要先点清工作面的炮眼数,采用正向起爆方式装药,每眼装2卷火药,装好药后,先装3 cm～5 cm的黄土,再装水炮泥,再用黄土封口。封口时用木炮棍封严捣实炮眼。联线由爆破工亲自操作,采用串联方法联接,并检点爆破母线的完好状况,联好后要重新检查1次,确认无误后,方可放炮。无炭柱段支架由专职支架工操作,移架要及时,必须确保支架接顶严实,达到初撑力。无炭柱段的顶板采用铺网上破板进行维护,金属网规格为1×8 m,破板长3.5 m。每放完一组炮后,把该段的顶网铺好,破板上齐（金属网在上,破板在下),金属网搭接200 mm,联网距200 mm,联网钩必须拧够2圈半以上,每两个架上一块破板,头对头上好,联好网后,先用其中的一个支架把网和破板挑起,而后拉过相邻支架,这样交替作业,使支架移出。铺第一刀网时,网与破板必须用铁丝拧紧固定。放一次炮,采煤机进行两次切割,若爆破效果较差,则需要进行补眼放炮。

在工作面与回风巷交叉口的位置,顶板极为破碎,用金属网和破板维护并未取得很好的效果,顶板漏渣。为避免漏顶事故发生,采用超前注浆加固顶板。注浆孔的位置在回风巷煤帮距离500 mm的位置,排距为4 m,仰角45°,向工作面顶板打入,孔深为4 m,孔径为42 mm,分层注浆,在孔深4 m位置注浆后,进行封孔,封孔深度为1.5 m,然后进行第二次注浆。注浆压力为2 MPa ～4 MPa。在注浆过程中发现跑液现象要及时处理。

顶板采用超前注浆加固以后,加上支架上方采用金属网和破板的联合支护,顶板稳定性得到很大改善,减少对工作面的正常推进工作的影响。

4 结束语

西铭矿48502工作面与回风巷交叉位置遇无炭柱构造,通过对其进行浅孔分层多次爆破以及顶板超前注浆加固,提高顶板的完整性,极大限度的减少无炭柱对正常回采工作影响,确保了该工作面安全、高效生产。

[1] 陈小军.回采工作面过大断层、无炭柱超前预裂爆破技术研究与应用[J].煤炭与化工,2015（5):101-103.

CHEN Xiaojun.Research and Application of Recovery Working Face Crossing Large Fault and Non-coal Pillar Advanced Pre-splitting Blasting Technology [J].Coal and Chemical Industry,2015（5):101-103.

[2] 张江波.综采工作面遇无炭柱施工技术在团柏煤矿的应用[J].山东煤炭科技,2014（3):41-42.

ZHANG Jiangbo.Application of Non-pillar Construction Technology in Fully Mechanized Working Face of Tuanbo Mine [J].Shandong Coal Science and Technology,2014（3):41-42.

[3] 李林瑞.综放工作面过构造区破碎带注浆加固技术的应用[J].煤炭与化工,2014（7):88-90.

LI Linrui.Fully Mechanized Caving Face Crossing Tectonic Region Fracture Zone Grouting Reinforcement Technology Application [J].Coal and Chemical Industry,2014（7):88-90.

[4] 李振武,王绪奎,路耀.注浆加固技术在大采高综采工作面过围岩破碎带的应用[J].煤矿现代化,2012（6):4-6.

[5] 刘长武,陆士良.锚注加固对岩体完整性与准岩体强度的影响[J].中国矿业大学学报,1999（3):21-24.

LIU Changwu,LU Shiliang.Effect of Bolting-grouting Reinforcement on Integrity and Quasi-Strength of Rock Mass [J].Journal of China University of Mining & Technology,1999（3):21-24.

Shallow-holeBlastingandRoofReinforcementTechnologyWhenFully-mechanizedMiningFacePassingNon-coalPillars

WANGZhehao

（XimingMine,XishanCoal&ElectricityGroup,Taiyuan030052,China)

There is a great security risk when a fully-mechanized working face passes non-coal pillar structure in the caving process. It would seriously affect the normal production. In Ximing mine, based on the roof reinforcement technology passing non-coal pillar and shallow layer blasting and advanced grouting technology, slicing, repeated shallow-hole blasting and roof advanced grouting reinforcement technology are used on No. 48502 working face, which have improved the working face condition and have laid the foundation for the safe and efficient production.

fully-mechanized mining face; non-coal pillars; slicing blasting; grouting reinforcement

TD325

A

（编辑:樊 敏)