風(fēng)氧化帶下綜采工作面末采技術(shù)的應(yīng)用

文/裴保強(qiáng)

一、礦井工作面概況

晉北煤業(yè)公司隸屬山西焦煤集團(tuán)霍州煤電晉北能化有限公司，井田主要可采煤層為5號(hào)、6號(hào)煤層，礦井涌水以頂板砂巖裂隙含水層充水為主，井田內(nèi)構(gòu)造復(fù)雜。礦井主采煤層為5＃煤，該煤層位于石炭系太原組下端頂部，L1標(biāo)志層下。該層煤巖性呈深黑色，斷口參差狀，節(jié)理及內(nèi)生裂隙較發(fā)育，以條帶狀結(jié)構(gòu)為主，平行層理發(fā)育，煤巖類型以光亮型為主。5＃煤層直接頂板泥巖厚3.0～6.0m；老頂灰?guī)r厚2.5m；直接底板泥巖厚1.5～2.5m。

5-109工作面位于南窯村西南方向,地表主要為黃土梁地貌，以梯田為主；工作面地表存有大小溝壑，部分溝壑較深，呈“V”字型，深度為 30～50m。工作面基巖厚25～60m，黃土層厚 43～71m，蓋山厚度為68～131m。頂板普遍風(fēng)氧化，嚴(yán)重段呈粘土狀，煤層基本正常，頂板管理困難。

為提高資源回收率，工作面結(jié)束段設(shè)計(jì)在頂板風(fēng)氧化區(qū)段，這樣給綜采工作面的末采結(jié)束及回撤通道的支護(hù)帶來(lái)新的研究課題。

二、末采施工技術(shù)工藝

當(dāng)5-109綜采工作面推進(jìn)到距停采線位置18.4m處開(kāi)始鋪網(wǎng)，鋪雙層網(wǎng)，采用網(wǎng)格4×4cm小網(wǎng)格，共鋪23道網(wǎng)（老山壓4道單網(wǎng)、頂梁及掩護(hù)梁14道、通道5道），3 道幫網(wǎng)（單網(wǎng)）。

首先，采煤機(jī)割煤后鋪設(shè)4道菱形金屬網(wǎng)（單網(wǎng)），接著在距停采線位置剩余15.2m （19個(gè)循環(huán)）時(shí)，割煤、開(kāi)始鋪雙網(wǎng)，并且沿工作面方向在第五道網(wǎng)中間開(kāi)始掛第一道鋼絲繩（Ф28mm）。以后每個(gè)循環(huán)聯(lián)一道鋼絲繩（Ф28mm），每?jī)傻冷摻z繩間距80cm，鋪20道鋼絲繩。

工作面推進(jìn)到距停采線剩4.8m（6個(gè)循環(huán)）時(shí)，將支架與刮板輸送機(jī)連接銷拆除，同時(shí)收回推移梁，開(kāi)始施工回撤通道。

三、回撤通道的施工工藝

1．超前注漿加固

鑒于頂板風(fēng)氧化嚴(yán)重極為破碎，與工作面方向平行每3m布置一個(gè)鉆孔，先注漿5m進(jìn)行加固。

具體步驟：在工作面煤壁距頂板1.5m處向上以45°施工7m鉆孔，注漿距離保證水平距離控制在5m以上，布置的注漿孔間距為3m。注漿孔參數(shù)保證注漿孔的深度及角度，每孔注漿10桶（250Kg）。注漿孔外面接2m注射管，再接封孔器，里面全接花管。注漿時(shí)，在煤壁側(cè)支設(shè)貼幫柱或補(bǔ)打點(diǎn)錨索，作為臨時(shí)支護(hù)。

注漿材料采用馬麗散NS。馬麗散NS是一種雙組合的不含溶劑的化學(xué)材料（注漿比例 1∶1），具有高度粘合力及較強(qiáng)的機(jī)械強(qiáng)度，能夠快速膠結(jié)破碎的頂板。

注漿設(shè)備由氣動(dòng)注漿泵（ZQBS-8.4/12.5）兩臺(tái)，高壓膠管、注射槍、注射管等組成。

2．刷擴(kuò)方式的改進(jìn)

采集靜脈血2ml于BD公司生產(chǎn)的含有EDTA-K2的真空采血管內(nèi)混勻。所有標(biāo)本均在1-4h內(nèi)檢測(cè)完畢。每日質(zhì)控均在控,期間參加室間質(zhì)評(píng)合格。

傳統(tǒng)方式：工作面推進(jìn)到距停采線剩余4.8m，仍為采煤機(jī)割煤，即每割一刀，錨桿、錨索支護(hù)到位后，再進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)的施工。

改進(jìn)后：針對(duì)頂板風(fēng)氧化極為破碎的特點(diǎn)，為減少頂板的暴露面積，便于及時(shí)支護(hù)到位，采用了風(fēng)鎬人工刷擴(kuò)方式一次到回撤通道的設(shè)計(jì)斷面，具體尺寸為：毛寬3.6m、毛高 3.8m，凈寬 3.5m、凈高3.7m。循環(huán)進(jìn)度0.8米，最大最小控頂距分別為1m、0.2m。

3．支護(hù)形式的改進(jìn)

（1）支護(hù)方式改進(jìn)措施

傳統(tǒng)方式：W鋼帶平行工作面方向布置。采用錨索、W鋼帶、槽鋼支護(hù)逐排進(jìn)行支護(hù)，見(jiàn)圖1所示。

圖1

改進(jìn)后：W鋼帶垂直于工作面方向布置。采用錨索、W鋼帶、槽鋼、棚子配合單體液壓支柱進(jìn)行聯(lián)合支護(hù)。頂板采用φ17.8mm，長(zhǎng)度分別為8.3m、11m的兩種錨索進(jìn)行支護(hù)。幫部采用錨桿支護(hù)。錨索（桿）施工順序：先頂后幫，即頂錨索施工完畢后，施工幫錨桿，且頂錨索施工時(shí)，先中間，后兩邊，見(jiàn)圖2所示。

圖2

（2）支護(hù)參數(shù)及具體支護(hù)形式

8.3m錨索，間排距為750×800mm，配合W鋼帶（5孔，孔間距750mm）進(jìn)行支護(hù),最邊一根距幫250mm，墊片采用130×8×20.5mm 碟形墊片，每孔充填CK2340、Z2388 樹(shù)脂錨固劑各兩條，錨索外露 150～250mm,錨索預(yù)應(yīng)張拉力不小于45MPa，錨固力不小于260KN（特殊情況下，以錨固牢為主，不需達(dá)到45mpa）。

幫錨：采用（Ф20×1600mm 的左旋螺紋鋼錨桿），在巷道前進(jìn)方向煤壁布置，每排4根，間排距為1000×1000mm，每孔充填CK2340樹(shù)脂錨固劑一條，幫錨扭矩不小于90N·M，幫錨梁 （4孔，孔間距1000mm）長(zhǎng)度為3.2m。

鋪網(wǎng)要求：緊貼頂板鋪雙層菱形網(wǎng)，金屬網(wǎng)為1×10m的菱形金屬網(wǎng)，網(wǎng)孔規(guī)格為40×40mm；聯(lián)網(wǎng)絲規(guī)格為鍍鋅16#鐵絲截成40cm雙股使用；聯(lián)網(wǎng)時(shí)，按長(zhǎng)邊搭接20cm，短邊搭接40cm進(jìn)行，長(zhǎng)邊每10cm聯(lián)1道，短邊聯(lián)雙行，每10cm聯(lián)1道，每道擰2~3圈。

棚子架設(shè)：采用棚梁一端穿在支架頂梁上50cm（長(zhǎng)度），一端采用單體支柱進(jìn)行支護(hù)，棚距0.8m。單體支柱必須穿鐵鞋，上防倒鏈。

（3）支護(hù)材料的規(guī)格及型號(hào)

棚梁：11#礦工鋼，長(zhǎng)度4m；幫錨桿：Ф20×1600mm的左旋螺紋鋼錨桿；錨固劑：CK2340、Z2388 樹(shù)脂錨固劑： 墊片：φ130×8×20.5mm 金屬碟形墊片；幫錨梁：4孔，孔間距為 1000mm、長(zhǎng)度為 3.2m；錨索：直徑為φ17.8mm，長(zhǎng)度分別為8.3m、11m的兩種錨索；W鋼帶：規(guī)格為長(zhǎng)3.5m，5孔，孔間距為750mm；槽鋼：14# 槽鋼（長(zhǎng) 2m，2 孔，孔間距1.6m）。

4．工藝流程

交接班—敲幫問(wèn)頂—瓦檢—人工刷擴(kuò)—敲幫問(wèn)頂—臨時(shí)支護(hù)—永久支護(hù)

5．臨時(shí)支護(hù)

采用2根5m長(zhǎng)前探梁管子、專用吊環(huán)（3寸內(nèi)套2.5寸）配合專用板梁進(jìn)行支護(hù)。風(fēng)鎬刷幫后及時(shí)進(jìn)行敲幫問(wèn)頂，前移前探梁，前探梁布置于刷擴(kuò)段中心線1.2m處，間距為2.4m。

6．出渣方式的改進(jìn)

傳統(tǒng)方式：利用采煤機(jī)出渣。改進(jìn)后：人工出渣，工作溜子運(yùn)輸。

四、結(jié)語(yǔ)

晉北煤業(yè)公司5-109綜采工作面風(fēng)氧化帶下的綜采工作面的末采采用馬麗散超前注漿的方式，對(duì)回撤通道的頂板進(jìn)行了有效的控制，為綜采工作面的安全回撤奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，提高了資源回收率，創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。通過(guò)回撤通道刷擴(kuò)工藝的創(chuàng)新，為今后風(fēng)氧化帶破碎頂板工作面的末采結(jié)束開(kāi)辟了一條新的途徑。