魏月霞 刘小明
【摘 要】11503回面工作面在收尾阶段受到地质构造影响,顶板破碎,针对上述问题,文章提出提前做好采面收尾准备工作、对破碎的顶板强化支护及管理、对底板进行注浆加固、对支架工作状态加强管理等收尾技术措施,确保了采面收尾工作的安全、快速进行,取得较好的应用效果。
【关键词】综采工作面;收尾;破碎顶板;顶板管理
【中图分类号】TD327.2 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688(2019)09-0112-02
1 概述
11503回采工作面位于南五采区东部,北侧为落差在58 m的DF083断层,南侧为南五采区集中运输下山,-850 m集中轨道运输巷,东侧为11307采面采空区,西侧为未开采的实体煤。采面开采的11号煤层赋存较为稳定,煤层厚度为2.3 m,直接顶为泥岩、砂质泥岩,基本顶为粉砂岩;直接底为泥岩,基本底为粉砂岩。工作面走向长度设计为760 m,斜长为159 m,采用走向长臂后退式采煤法,全部垮落法管理顶板。采面在收尾范围内地质构造发育,在停采线附近发育有多条正断层,在地质构造作用下裂隙发育,顶板破碎。
2 采面收尾准备
2.1 停采线划定
为了降低地质构造影响,并尽可能地增加煤炭采收率,划定停采线与采面呈斜交状,停采线位置在11503运输顺槽X1点前方112.5 m,在11503回风顺槽X3点位置,停采线长度为179 m,具体如图1所示。
2.2 材料准备
在11503回采工作面收尾工作开始之前,先将塑料编织网(规格为1.2 m×6.5 m)、钢丝绳(直径在18.5 mm以上)、联网绳、半圆木、单体支柱、“π”形钢梁等运送至指定位置存放。当回采工作面推进至距离停采线12 m位置时,采面就应与停采线平行,采面的三机(采煤机、刮板输送机、液压支架)保持平直。
3 采面收尾施工
3.1 施工工艺
采面的收尾可以大致划分为4个阶段。
第一阶段,采面从距离停采线12 m至距离停采线6.6 m期间(采面推进距离为5.4 m)。在采面距离停采线12 m时,在液压支架的顶梁上铺设引绳(钢丝绳),引绳平行于采面,引绳的两端分别固定在采面两侧液压支架顶梁上。在支架顶梁上铺设3层塑料编织网,并用16号铁丝每隔200 mm将塑编网绑扎在引绳上。
第二阶段,采面从距离停采线6.6 m至距离停采线1.8 m期间(采面推进距离为4.8 m)。在该范围内,支护在后续的支架回撤后直接作用于顶板之上,因此在顶板上铺设3层塑料编织网,并每隔600 mm布置1根钢丝绳,强化对顶板管理支护。
第三阶段,采面从距离停采线1.8 m至停采线(采面推进距离为1.8 m)。在该阶段范围主要用以回撤通道施工。当液压支架的伸缩梁板与停采线距离在1.8 m时,停止移架,采用单体支柱移动刮板输送机从采煤机继续割煤1.8 m。在每一个支架顶梁上架设2个“π”形钢梁,一端固定在煤壁之上,另一端固定在液压支架顶梁上,并用单体支护贴仅煤壁支撑钢梁。在回撤通道上方及煤壁墙上铺设2层塑料编织网。
第四阶段,主要是施工绞车窝及扇形出口。工作面回撤通道与回采巷道基本垂直,为了便于液压支架及采面其他设备回撤,在采面回撤通道與回采巷道的交叉位置施工宽度为2 m、长度为4 m的扇口,并施工深度为5 m、高度为2.5 m、宽度为3.6 m的绞车窝,绞车窝中线应于液压支架的顶梁头平直。
收尾期间的回撤通道、绞车窝及扇面支护如图2所示。
3.2 破碎顶板收尾关键技术
3.2.1 底板加固
11503回面工作面的收尾范围内断层发育,顶、底板破碎,加之回撤通道宽度大,回撤时长,矿压显现明显。断层受矿压影响,容易形成新的裂隙,增加本已经破碎的顶底板破坏程度,同时采面收尾期间水文地质条件复杂,采面距离下部的含水层约50 m,含水层的静水压力达到4.2 MPa。断层在矿压作用下容易产生新的裂隙,形成涌水通道,给采面的回撤带来安全隐患,因此在采面回撤期间应对破碎的底板及断层破碎带进行加固。
布置的注浆加固钻孔的方位尽量与断层裂隙带斜交或垂直,以便提升注浆效果。在底板及断层裂隙带共布置注浆钻孔17个,单孔注浆量最大达到552 t,总注浆量达到1 563 t,注浆取得较好的效果。
3.2.2 破碎顶板管理
受到断层等地质构造影响,顶板破碎,容易冒顶,煤壁容易片帮。若顶板出现冒落,当支架降架容易形成网兜,引起支架顶梁与塑料编织网不能分离,支架移架容易引起塑料编织网出现破洞。
采用半圆木辅助支护,以3台邻近的支架为一组,铺网挂绳,每隔600 mm在支架顶梁上平行于采面铺设一根长度为4 m的半圆木。塑料编织网联网结束后,在支架的煤壁与顶板相距200 mm的位置处,在塑料编织网上绑扎一个半圆木,伸出支架的伸缩量挑起半圆木移动,以便展开塑料编织网。利用邻近的支架将半圆木挑起,支架托住半圆木依次前行。若支架伸缩量无法拖住半圆木时,可以采用单体支柱将半圆木托起。采用半圆木辅助进行破碎顶板管理,避免塑料编织网出现网兜。
3.2.3 支架管理
支架的运行状态直接影响支架回撤难度。在采面地质构造复杂区域,需要对采面支架间距、邻近支架错距、端面距等进行管理。受到地质构造影响,采面坡度较大时,支架移动时可以采用单体支柱或者侧护板对支架工作状态进行调整,并严格控制采煤机割煤高度。空顶时,对支架的顶梁梁背背实,防止支架顶梁未与顶板贴紧密实导致支架倾倒或歪斜。支架在移架时应严格遵守从下往上移架顺序,避免下部支架间隙过小,引起支架挤死情况。
采煤机割煤时应保证顶板平直,避免邻近支架顶梁错距过大,在支架移动过程中对平衡千斤顶进行调整。
3.2.4 提升支护强度
11503回面工作面的收尾阶段顶板破碎,地质构造复杂,在施工回撤通道时,控顶距离加大,回撤通道压力显现明显,可以在支架前梁位置增加布置单体支护对强化支护,减少煤壁受力强度,避免出现煤壁片帮。在采用的单体支柱下安设铁靴,避免单体钻入到底板,提升支护系统的支撑强度。单体支柱的初撑力强度应在11.5 MPa以上,液压支架的初撑力应不小于支架工作阻力的80%,同时需要强化对液压支架、单体支柱的检修,避免出现漏液,保证支撑强度。具体的回撤通道强化支护如图3所示。
4 结语
综采工作面收尾工作及设备回撤工作是保证采面正常生产的重要环节,在地质构造复杂区域,煤层顶板及底板较为破碎,给采面的正常收尾带来不利影响。因此,应强化对破碎顶板管理,确保采面收尾工作安全、顺利进行。在11503回面工作面的收尾阶段,矿井采用一系列的顶板、底板控制及施工管理措施,有效确保了采面在地质构造复杂区收尾的快速、安全,为矿井综采工作面收尾工作的开展积累了宝贵经验。
参 考 文 献
[1]李卯玄,张卓.综采工作面复合顶板快速收尾技术应用[J].矿业装备,2019(2):58-59.
[2]牟玉峰.极破碎顶板综采工作面安全高效收尾工艺研究[J].能源与环保,2019,41(3):169-174.
[3]韩超,黄辉,朱栋栋,等.综采工作面收尾技术研究与应用[J].能源与环保,2018,40(10):198-202,206.