综采工作面过地质构造带技术研究与应用

赵慧鹏

（西山煤电（集团）有限责任公司镇城底矿， 山西 太原 030200）

镇城底矿位于山西古交西北部西山煤田西北隅，距古交市9.5 km处，矿区南北长约5.9 km，东西宽约6.3 km，矿井面积约32.8 km2，矿井设计生产能力190万t。煤层平均倾角为12°，主采9号煤层，9号煤层平均厚度5.6 m，属复杂结构煤层，稳定可采,煤层最大倾角5°～8°，平均6°。老顶为灰黑色石灰岩，厚度5.64 m；直接顶为深灰色石灰岩，厚度0.96 m；直接底为灰黑色黏土泥岩，厚度1.15 m；老底为中粒砂岩，夹泥岩，厚度11.58 m。

切眼设计长度140 m，采用矩形断面，切眼正巷断面：掘宽8.0 m，净宽7.7 m，掘高2.8 m，净高2.65 m，掘断面积22.4 m2，净断面积20.5 m2，采用二次成巷的方式施工，一次成巷长度为140 m，待一次成巷施工到位后进行二次扩帮切眼。支护方式采用锚杆、锚索、W钢带、网、单体液压支柱配合11×600 mm工字钢短梁联合支护方式，第一次成巷时，不支设单体液压支柱，待第一次施工完毕后在巷道内按照要求全部支设好点柱后，方可第二次扩帮施工。

该工作面地质构造复杂，断层、陷落柱发育。材料巷施工1 125 m后，通过对钻探资料分析，前方5 m遇断层，为预防该断层对工作面掘进及回采期间造成安全隐患，22602切眼需调整施工方位，避开断层影响[1]。

1 切眼方位调整

切眼施工方位调整为切眼继续施工时，由于材料巷揭露断层，由原设计的1 130 m缩短为1 125 m，切眼以 0°方位施工 40 m 后，调整为 352°50′方位，施工101 m后与材料巷贯通。切眼支护方式采用锚杆、锚索、W钢带、网、单体液压支柱配合11号工字钢梁联合支护方式。

1）顶板锚杆支护。切眼采用螺纹钢锚杆、“W”钢带、网、锚索，单体液压支柱联合支护。顶板采用Φ20 mm×2 400 mm的螺纹钢锚杆（两边角采用Φ20×2 600 mm的螺纹钢锚杆）。第一次成巷时施工落山帮，掘宽4 200 mm，采用BHW-300-3×3 900 mm 的钢带，锚杆排距1 000 mm，间距900 mm，“五五”矩形布置，每根锚杆配套两支药卷，一支为CK2355，另一支为K2355。切眼二次成巷时（回采帮），上下端头掘宽4 600 mm，采用BHW-300-3×4 500 mm的钢带，锚杆排距1 000 mm，间距850 mm，“六六”矩形布置，正巷采用BHW-300-3×3 600 mm的钢带，锚杆排距1 000 mm，间距850 mm，“五五”矩形布置，顶板锚杆除两根边角锚杆和顶板角度不小于75°，其余均垂直于顶板布置[2]。

2）顶板锚索。切眼内全部采用Φ21.6 mm×6 300 mm的锚索，施工过程中视具体情况适当加长锚索，确保锚索锚固端锚入K2灰岩1 000 mm。切眼开口5 m范围内锚索为“五五”矩形布置，间距为1 800 mm，排距2 000 mm，正常后为“四四”矩形布置，锚索间距2 000 mm，排距为2 000 mm。每根锚索配套使用长×宽×厚=300 mm×300 mm×14 mm的铁板，每根锚索必须配套两支药卷，一支为CK2355，一支为K2355。

3）帮锚支护。第一次成巷时，落山帮采用Φ16 mm×1800mm的铁锚杆，“三三”矩形布置，间距1000mm，排距1 000 mm，回采帮一侧采用Φ16 mm×1 800 mm的铁锚杆，三花型布置，间距为1 500 mm，排距为1 000 mm。第二次成巷时，回采帮采用φ16 mm×1 800mm的铁锚杆“，三三”矩形布置，间距1000mm，排距1 000 mm。两帮支护使用的铁锚杆配套一支K2355的药卷，并配套使用长×宽=400 mm×300 mm的钢带托块。第一次成巷在回采帮施工的铁饼、托块在二次扩帮时及时回收并再次利用[3]。

4）顶、帮网。采用12号铁丝编制的金属菱形网，搭接长度不小于50 mm，联网使用16号双股铅丝，扭接不少于三圈，联网距不大于250 mm；第一次成巷时，顶板铺设4 700 mm长的菱形网，落山帮铺2 800 mm长的菱形网，回采帮（即准备扩帮一侧）不铺网。第二次扩帮时，顶板网采用4 000 mm长的菱形网，与第一次成巷时铺的网搭接起来，搭接深度不小于50 mm。

2 对地质构造带的顶板支护管理

切眼内施工80 m后，通过对打钻情况的分析，正前8 m处将揭露陷落柱，预计影响长度10 m。切眼调整支护方式：采用锚杆、锚索、W钢带、网、单体液压支柱配合工字钢梁联合支护。

1）顶板支护。采用螺纹钢锚杆、“W”钢带、网、锚索、工字钢梁联合支护。顶板采用Φ20 mm×2 400 mm的螺纹钢锚杆（两边角采用Φ20 mm×2 600 mm的螺纹钢锚杆）。采用BHW-300-3×3 900 mm的钢带，锚杆排距1 000 mm，间距900 mm，“五五”矩形布置，每根锚杆配套两支药卷，另一支为CK2355，另一支为K2355；采用Φ21.6 mm×6 300 mm的锚索，施工过程中视具体情况适当加长锚索，确保锚索锚固端锚入K2灰岩1 000 mm，“二二”矩形布置，锚索间距2 000 mm，排距为2 000 mm。每根锚索配套使用长×宽×厚=300 mm×300 mm×14 mm的铁板，每根锚索必须配套两支药卷，一支为CK2355，一支为K2355；采用工字钢梁及液压支柱进行支护，梁采用11×3 900 mm的工字钢梁、支柱采用DZ-35型单体液压支柱，排距1 000 mm，一梁三柱。每根支柱配套使用Φ300 mm的铁柱鞋，保证支柱迎山有力[3]。支柱必须挂好防倒链，以防倒柱伤人，防倒链一端栓在柱顶盖下方，另一端挂在顶网上，发现漏液支柱要及时更换。顶板采用1/2Φ200×1 400 mm棚板搭接“#”字木垛勾顶，棚板要用木楔打紧打牢，且顶板与棚板接牢接实。在揭露陷落柱后，退出工作面5 m开始采用工字钢梁及液压支柱进行联合支护，所采用的支护都要通过陷落柱5 m后方可恢复正常支护。

2）帮锚支护。落山帮采用Φ16 mm×1 800 mm的铁锚杆，“三三”矩形布置，间距1 000 mm，排距1 000 mm，回采帮一侧采用Φ16 mm×1 800 mm的铁锚杆，三花型布置，间距为 1 500 mm，排距为1 000 mm。一次成巷在回采帮施工的铁饼、托块在二次扩帮时及时回收并再次利用。

3）支柱。待二次成巷施工至陷落柱段，由原11×3 900mm工字钢梁调整为11×7600mm的工字钢梁、支柱采用DZ-35型单体液压支柱，排距1000mm，一梁四柱。每根支柱配套使用φ300 mm的铁柱鞋，保证支柱迎山有力。支柱必须挂好防倒链，以防倒柱伤人，防倒链一端栓在柱顶盖下方，另一端挂在顶网上，发现漏液支柱要及时更换。

4）观测仪。切眼施工过程中，每隔30 m安装一组机械式顶板离层观测仪，并且安排专人每天对数据进行观测并记录，如数据出现变化，顶板位移，及时进行补强支护，确保顶板安全[4]。

3 结语

镇城底矿通过对22602切眼过地质构造带的生产实践，在以后的掘进过程中遇到同类地质条件，提出了技术方案，为工作面安全快速掘进提供了技术保障，为其他相似工作面掘进提供了借鉴经验。