郝記鵬
(晉城煤業(yè)集團調(diào)度指揮中心,山西 晉城 048006)
隨著礦井“跳采”方式的回采,孤島面的形成是不可避免的。孤島工作面對回采會造成各方面不利因素,施工技術(shù)復雜、難題較多,管理上更是難題,直接影響到安全生產(chǎn)和經(jīng)濟效益,所以科學、合理組織孤島面施工是建設安全性礦井、實施精品孤島的必然要求。現(xiàn)以成莊礦2318綜放工作面為例分析孤島工作面在回采過程中的支護技術(shù)。
2318工作面井下位于成莊礦二盤區(qū),北鄰3102,南鄰2104,西面為2320工作面,已回采完畢。東面為2316工作面,已回采完畢。2235為進風巷兼設備巷,2236為回風巷兼運輸巷,2236副巷為專用排瓦斯巷(俗稱:尾巷),走向長度為1 197.365m,傾 斜 長 為 193m,煤 層 厚 度 為6.01m。煤層傾角平均為6°,該工作面開采程序為放頂煤一次采全高,開采煤層為3號煤層。
2235巷東鄰2231巷,已回采完畢,2235巷與2231巷之間留設15m小煤柱,2236副巷是2320工作面留下來的原2240副巷,2236巷是2320工作面推進了700m之后開始掘進。2236副巷經(jīng)受了2320工作面劇烈的回采動壓的影響和2236巷掘進時掘進動壓影響,巷道變形比較嚴重。導致2236副巷17~18橫川之間出現(xiàn)冒頂,冒落高度為3m左右,受此影響,2236巷對應區(qū)段巷道頂板出現(xiàn)不同程度的下沉,頂板中部和靠近2236副巷側(cè)頂板出現(xiàn)頂板破碎,有網(wǎng)兜現(xiàn)象發(fā)生。為了保證2318工作面的正?;夭?,必須在2235巷、2236巷和2236副巷原有支護基礎(chǔ)上進行加固。
1)頂部支護。頂部錨桿原設計為5根,錨桿間距為80cm,錨桿排距為100cm。頂部錨索為單體錨索,每隔一排施工兩根錨索,間距為172cm,排距為200cm。
2)巷道兩幫支護。巷幫錨桿為4根,間距為80cm,錨桿排距為100cm。巷幫錨索每隔一排施工一根,排距為200cm。
1)頂板補打錨索。在2235巷補強頂錨索,錨索位置布置在巷道頂板原有相鄰錨索之間,按“3-3-3”方式布置,保證每排鋼筋梯中間有三根錨索支護頂板。在2236巷補強頂錨索,錨索位置布置在巷道頂板原有相鄰錨索之間,按“2-2-2”方式布置,保證每排鋼筋梯中間有兩根錨索支護頂板。
2)巷道注水泥漿加固。注水泥漿的目的是充填受回采影響后,巷道圍巖發(fā)生離層、開裂而形成的破碎裂隙,將破碎的巷道圍巖進行重新組合,盡量恢復并構(gòu)成較為完整的巖體結(jié)構(gòu),從而有利于已有錨桿錨索聯(lián)合支護加固時力的傳遞,大幅度提高錨網(wǎng)支護加固質(zhì)量和效果。因此,注水泥漿加固是對巷道進行整個加固的基礎(chǔ),也是保證巷道加固質(zhì)量的基本條件。
注漿材料采用水泥漿技術(shù)進行加固。水泥漿填塞1mm以上縫隙,同時阻斷化學漿沿巷道表層滲流通道;化學漿充填微裂隙并改善水泥漿充填裂隙后對破碎圍巖的黏接效果。
水泥漿:2235巷、2236巷、2236副巷正常注漿使用525號普通硅酸鹽水泥配合XPM添加劑配制水泥漿,大范圍漏漿進行注漿堵漏時,采用壓注水泥+水玻璃雙液漿進行堵漏。水泥漿中水灰比為0.5∶1.0~0.8∶1.0。
為保證加固效果,在采用注水泥漿加固技術(shù)后,對巷道局部錨桿和錨索支護失效的巷道區(qū)段,在巷道圍巖進行水泥注漿后重新進行注漿錨索補強加固。注漿錨索補強加固的目的是在巷道圍巖恢復完整的巖體結(jié)構(gòu)性后,對巷道圍巖周邊加上較強的邊界條件,使其具有高強的圍巖承載能力,充分發(fā)揮連續(xù)巖體自身的主動承載能力,進而抵抗應力重新分布過程中巷道圍巖的變形位移,確保巷道在受采動影響后斷面滿足生產(chǎn)需求。
注漿錨索支護材料主要包括Φ22mm強力錨索及其配套的構(gòu)件,注漿錨索距底板1 000mm,每隔一排施工一根,排距為2 000mm。
3)巷道架設鐵梁支護。進、回風順槽采用在兩排鋼帶中間套設工字鋼梁進行支護,進、回風順槽超前支護20m以內(nèi)保證“一梁四柱”、20~100m保證“一梁三柱”的支護方法。單體液壓支柱根據(jù)工作面順槽巷道高度使用DW31.5—200/100或DW35—200/100型單體液壓支柱,支護距離從工作面煤壁算起保證三個生產(chǎn)班超前支護距離班班不少于100m,所以單體液壓支柱要用小鏈聯(lián)接好,單體液壓支柱初撐力不小于90kN。并且在底板松軟處單體液壓支柱全部穿柱鞋,防止單體液壓支柱鉆底。
由于孤島工作面頂板壓力大,工作面頂板破碎,片幫嚴重,液壓支架工作阻力增大,如果不及時支護,易造成冒頂。根據(jù)這一特點,在此期間,采取以下措施加強工作面頂板支護。
工作面割煤時,工作面及上、下端頭三角區(qū)一般留0.2~0.4m厚頂煤護頂,減少對頂板震動,保持頂板的整體性,同時能有效防止支架將頂網(wǎng)推破,造成漏矸。過機頭、機尾時,頂煤可適當留厚,采高和巷道保持10~15m平緩過渡。
1)工作面回采過程中必須保持支架前梁接頂嚴密,并具有足夠的初撐力。采高發(fā)生變化時要及時調(diào)整液壓支架前后立柱加長段。嚴禁空頂作業(yè),嚴禁前梁上有浮矸。
2)保證支架有合理的支護阻力。加強液化系統(tǒng)的檢修和維護,保證系統(tǒng)供液壓力達規(guī)定值(達到30MPa以上)。支架工操作液壓支架要持證上崗,規(guī)范操作,在升起液壓支架時,要保證初撐力符合要求,初撐力不小于24MPa。
3)工作面生產(chǎn)過程中要盡可能縮小端面距。必須堅持追機拉架和超前拉架,減少端面空頂距離和空頂時間,端面空頂距離不大于0.3m。
4)拉超前架時,由經(jīng)驗豐富的支架工操作,要堅持采取“擦頂帶壓拉架、少降快拉”,降低頂板下沉量,保持頂板完整。
采煤機司機要控制好工作面采高,采高控制在2.7~2.8m,嚴禁超高割煤,頂?shù)装甯钇?,嚴格按“三直二平”的要求?zhí)行,特別工作面頂、底板要割平、割直,確保液壓支架有良好的受力狀態(tài)。
1)適當降低采高,采高可控制在2.6~2.8m之間,片幫現(xiàn)象能有所減少。
2)工作面煤壁發(fā)生片幫時,如片幫深度不超過1m時,可及時把支架護幫板伸出,維護頂板,必要時及時超前拉架支護頂板;如煤壁片幫深度較寬,液壓支架本身無法有效支護頂板時,易造成冒頂,可在支架前梁與煤壁架設走向板梁,每架兩根長度1.5~2.0m的紅松板梁,片幫深度超過2m時,要在工作面煤壁打貼幫單體液壓支柱,用于超前支護,上方用板皮、道木等材料接實頂板。
根據(jù)2318孤島面的回采實踐,片幫、冒頂現(xiàn)象多出現(xiàn)在工作面周期來壓,所以就必須摸清頂板運動發(fā)展變化規(guī)律。為此,在工作面安設10塊電腦圓圖儀(1號~127號支架,每隔12架安設一塊)來對工作面頂板進行礦壓觀測,通過礦壓觀測,不僅可以掌握工作面頂板運動變化規(guī)律,而且可以及時優(yōu)化支護參數(shù),找出最合理的支護方式。對于特殊地段進行礦壓觀測,可以在工作面頂板動態(tài)發(fā)生異常時,進行提前報警,在工作面來壓前期和工作面前方即將出現(xiàn)構(gòu)造或頂板破碎時,進行預警,及時采取有效支護措施,確?;夭身樌M行。
通過對成莊礦2318孤島工作面在復雜條件下回采,在巷道支護和工作面頂板管理技術(shù)方面進行了分析及研究,取得了很好的經(jīng)驗,為以后孤島工作面的順利回采和礦井現(xiàn)代化建設奠定了一定的基礎(chǔ)。