三软煤层风氧化带回采工作面末采支护技术研究

安冀鸿

摘 要：晋北煤业公司主采5#煤层由于5#煤层受风氧化影响顶板属于典型的复合型顶板，直接顶和老顶岩层赋存不稳定，顶板岩性变化较大，且相对层位岩石硬度不稳定，给切巷的顶板支护管理带来较大难度，因此末采支护研究对顶板管理有着重要的意义，有效的控制顶板，降低的安全隐患，为随后的工作面回撤提供了良好的安全施工环境。

關键词：三软煤层；末采支护；风氧化带；巷掘的形式；注浆

中图分类号：TD355 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）04-0152-01

1 矿井概况

霍州煤电集团晋北煤业有限公司位于忻州地区静乐县城南东，隶属于静乐县娘子神乡管辖。地理坐标为东经112°00′43″—112°01′46″，北纬38°17′33″—35°17′58″，井田位于宁（武）静（乐）盆地东南部边缘处，地处晋西北，黄土高原，植被稀少，地形较为复杂，切割剧烈。井田内地形总体东南高，西北低，最高点位于井田东南部，海拔标高1350～1600m，相对高差100～250m。山势起伏不平，呈“V”字形沟谷，井田面积8.567Km2。矿井核定生产能力为120万吨/年，主要可采煤层为上5号煤层、下5号煤层，6号煤层。

2 工作面概述

（1）地理位置：5-101工作面地表位于南窑村西北方向，地表主要为黄土梁垣，梯田为主，地表无农作物。工作面地表主要为大沟谷及小沟壑，沟谷较多较深，呈“V”字形，深度10-30m，工作面基岩厚15-30m，黄土层厚65-137m，盖山厚度为80-167m。5—109工作面位于一采区西北方向，该工作面东北方向与井田边界相邻，东南方向与5—107工作面相邻，西南方向与一采区右翼集中皮带巷相接。（2）煤层情况：本工作面5#煤层平均厚度为4.7米，为复杂结构煤层，局部煤层含2-3层夹矸层夹矸。煤层倾角2°～8°，平均5°。（3）切巷概况及地质条件：末采通道长度为130米，设计净高4米，净宽4，5-101末采通道处受风氧化影响严重，岩性变化快、较为破碎，顶板属于典型的复合型顶板，5-101回采面末采期间煤层及顶板发育不正常，大部区域存在风氧化带顶板不稳定，直接顶及老顶均为风化黄泥岩，厚度范围大于8米，末采顶板管理困难，施工锚索难度较大并锚索支护强度达不到支护要求。（4）工作面主要设备配备及生产系统：工作面采用走向长壁一次性采全高的采煤方法采空区处理为全部跨落法，安装ZY11000/24.5/50型两柱支撑掩护式液压支架（86架）采用MG—500/1140—GWD型双滚筒采煤机破煤，前滚筒割顶煤，后滚筒割底煤，滚筒自旋使其截齿将煤破碎。采煤机端头斜切进刀，割三角煤采煤，割煤与移架、推刮板输送机顺序进行，利用机组滚筒叶片和输送机铲煤板自行装入运输机，采用SGZ—1000/1400型双中心链可弯曲刮板输送机。

正（绕）巷采用一部SZZ1000/375转载机、二部SSJ120/120/2×220可伸缩带式输送机运煤、三部SDJ100/63/2×90可伸缩带式输送机运煤。

3 末采循环工艺及要求

（1）第1-4个循环：铺网-割煤-拉架-推溜-固定网头。（2）第5-18个循环时：挂网-割煤-拉架-推溜-清煤-挂联钢丝绳-固定网头和绳头。（3）第19个循环时，挂网、割煤，将所有支架伸缩梁全部打出，支护安全后，开始从机尾或机头沿工作面方向平行布置第一排锚杆（锚索），施工点，最多可同时收回3架伸缩梁，但必须打木戗柱对煤帮进行维护。施工完成后，拉架，推溜，并将支架与刮板输送机连接销拆除，同时收回推移梁，在此后的割煤过程中，利用单体支柱以支架为支撑点向前顶溜，即只割煤不拉架。（4）第20-22个循环：挂网—割煤-打锚杆（锚索）-固定金属网-推溜-清煤-固定网头。（5）最后1个循环，割煤-打锚杆（锚索）-固定金属网-挂联网-打帮锚。

4 5-101工作面末采采取的主要措施

（1）本次末采设计为23刀，每刀0.8m，均铺设双网。第一刀铺设寸半管子压网。2-4刀铺网。5-14刀每0.4m铺设一道钢丝绳，共计20道钢丝绳。其它留设抽架通道。（2）末采期间该工作面采高控制在3.7m-4.1m。（3）控制推进度：由于工作面顶板不稳定，煤壁偏帮比较严重，机组正常割一刀，推进度不得低于750mm，保证工作溜子顶到位、支架护帮板紧贴煤壁。工作面在铺网期间由于顶板破碎，顶网在拉架期间有向一块挤的情况，及时施工点锚索固定顶网，确保顶网铺设到位。（4）工作面煤壁片帮严重时必须超前拉架，及时打出支架伸缩探梁并打出护帮板，支架顶梁放平，根据工作面风氧化带（顶煤）情况以托住顶板黄矸为准。在拉架过程中要合理使用侧护板进行靠架，防止支架倾斜，必要时使用单体柱进行靠架。在拉架过程中发现相邻支架底座之间错差超过0.2m时，必须停机靠架。（5）工作面重点区域顶板管理：如果采煤机通过风氧化带（顶煤）区域出现漏渣时，要在破碎带、风氧化带区域反复割煤，快速推进的方式及时控制顶板。若工作面片帮严重（采高不够）时，采煤机不能通过，需采取超前注浆或在煤壁前联网铺网、支设贴帮柱（木点柱）、帮锚杆（钢钎）控制煤壁片帮及顶板冒落。人工刷煤帮，清渣前，必须先将支架顶梁前勾顶严实，并支设贴帮柱，柱子必须挂防倒链，同时闭锁溜子、转载机，经检查安全可靠后，人员方可进入煤壁前清渣、刷帮作业。（6）由于5-101工作面1-35#架处顶板为黄泥且破碎严重，提前在1-35#架处进行了超前注化学浆维护顶板。注浆孔在支架顶梁下0.5-1m处，斜向上以45°施工，孔深为5m，孔间距为1.75m。（7）由于5-101工作面实际情况，抽架通道不能按常规设计施工，采用巷掘的形式施工，支护方式为锚索+W钢带配合架棚（工字钢+单体住）联合支护，锚索间排距为840*800mm，棚子间距为800mm，锚索采用θ17.8mm钢绞线，长度为7300mm，联合支护减小施工期间的控顶距，确保了顶板安全。

5 各种材料规格及型号

（1）联网、上绳规格及标准：金属网为1000mm×10000mm的菱形金属网，网孔规格为50×50mm；联网丝规格为镀锌16#铁丝截成400mm双股使用，短边搭接400mm、长边搭接200mm，搭接处每100mm联一道联网丝；从铺第三道菱形网中间开始挂第一道钢丝绳开始，每400mm联一道钢丝绳，钢丝绳规格为Ф28mm，钢丝绳每200mm联一道联网丝。（2）支护材料规格及标准：锚索规格为φ17.8mm的长度为4.3m—10.3m（锚索长度根据顶板情况确定，确保锚索锚进稳定岩层长度不得少于2000mm）；支护回撤通道的W钢带为（长4500mm，6孔，孔间距840mm），槽钢为14#槽钢（长2m，2孔，孔间距1.6m）；正副巷加强维护W钢带为（长3500mm，5孔，孔间距800mm）；帮锚规格为Ф16×1600mm的金属锚杆；钢丝绳为Ф28mm；维护机头挑棚梁槽钢使用长2200mm、眼距2000mm，维护机尾挑棚梁槽钢使用长2000mm、眼距1600mm；点锚索托板规格为400×400mm钢板；长锚索采用Z2388、CK2340树脂锚固剂各两条进行锚固；短锚索采用CK2340树脂锚固剂两条、Z2388树脂锚固剂一条进行锚固，锚索外露长度为150-250mm；帮锚杆使用CK2340树脂锚固剂一条；配合槽钢施工锚索使用（100×8×20.5mm）垫片；帮锚杆使用φ130×8×16.5mm金属碟形垫片；锚杆外露长度10-40mm；锁具为φ17.8mm，顶锚杆扭矩不少于180N.m，帮锚杆扭矩不少于100N.m，锚索张拉力不少于30MPa，锚索打眼使用MQT-120/2.8钻机、钻杆B22×1×10、φ28合金钢钻头。钻机使用4-6台备用2-3台，钻杆50根备用10根，钻头12个、连接器12个、钻杆连接器50个。

6 结语

（1）采用巷掘的形式施工回撤通道，支护方式为锚索+W钢带配合架棚（工字钢+单体住）联合支护，减小施工期间的控顶距，增强了支护力度，确保了顶板安全。（2）在施工33-35#架处的通道时，出现漏顶现象，期间无法施工锚索，仅采用工字钢配合单体住支护（缩小了架棚间距），给随后的回撤工作带来一定的难度。