柳灣煤礦采掘工作面過空巷頂板管理技術(shù)

喬金建

(汾西礦業(yè)高陽煤礦，山西 孝義 032300)

1 概述

柳灣礦地表地形較復(fù)雜，地質(zhì)構(gòu)造總體為簡單型，井田面積為75 km2， 2013年底可采儲量為2.4億t，礦井規(guī)模為500萬t/a，礦井服務(wù)年限34年。水文地質(zhì)類型為復(fù)雜型； 9#、10#、11#煤自燃傾向性等級為Ⅱ類，屬自燃煤層，自然發(fā)火期為6～12個(gè)月；9#、10#、11#煤有煤塵爆炸性；采用斜井開拓方式，開拓水平+880 m，目前有七個(gè)井筒，其中五個(gè)進(jìn)風(fēng)井，兩個(gè)回風(fēng)井；現(xiàn)劃分有四個(gè)盤區(qū)即：三盤區(qū)、四盤區(qū)、交子里盤區(qū)和五盤區(qū)，目前生產(chǎn)盤區(qū)有兩個(gè)—三盤區(qū)和交子里盤區(qū)，五盤區(qū)為接替盤區(qū)；現(xiàn)礦10#煤已單列，9#煤被小煤窯破壞殆盡，現(xiàn)主采煤層為11#煤，煤層均厚4.5 m。

2014年，我礦對地面小窯調(diào)查及采煤后造成土地塌陷區(qū)域進(jìn)行了全面詳細(xì)的調(diào)查。柳灣煤礦井田范圍及周邊小窯井筒共214座；按照位置分：井田內(nèi)202個(gè)，井田外12個(gè)；按充填情況分：197個(gè)充填井筒，1個(gè)井筒漏風(fēng)，16座井筒下沉(充填后下沉，目前不漏風(fēng))；按持證情況分：井田內(nèi)126個(gè)井筒有證(42座煤礦)，76個(gè)井筒無證，井田外11個(gè)有證，1個(gè)無證。2014年充填漏風(fēng)井口26座，未充填59座，其中15座裸露，32座上蓋預(yù)制板，12座井口用木板覆蓋。2015年計(jì)劃充填30座。

2 存在的主要問題

采掘過程中接露小窯情況中，9#、10#、11#均遭不同程度破壞。其中9#煤較為嚴(yán)重，小窯巷道錯(cuò)綜復(fù)雜，布置綜采工作面困難?，F(xiàn)礦主采11#煤。11#煤采、掘面揭露局部區(qū)域也遭嚴(yán)重破壞，影響礦井正?；夭?、掘進(jìn)及單產(chǎn)及單進(jìn)水平的提高，重要的是影響礦井正常采、掘銜接部署、通風(fēng)系統(tǒng)完善，采掘銜接緊張，“一通三防”工作任務(wù)繁重，專項(xiàng)資金投入大。

3 掘進(jìn)工作面過空巷頂板管理

3.1 過工作面上部9#、10#煤小窯空巷支護(hù)工藝

根據(jù)鉆探及工作面施工情況，若工作面上部9#煤10#煤空巷，當(dāng)頂板層間距在4.0 m以上時(shí)，仍采用錨桿-錨索-網(wǎng)-鋼帶支護(hù)，采用3.5 m長錨索，施工中將錨索排距縮為2.0 m，其它支護(hù)不變；當(dāng)頂板層間距在4.0 m以下時(shí)，無法施工3.5 m長錨索時(shí)采用架29U型鋼棚支護(hù)。最大空頂距1.4 m，最小控頂距0.4 m。

3.2 過本煤層小窯空巷支護(hù)工藝

1) 若工作面正頭探明本煤層空巷，揭露空巷后，若空巷未冒落時(shí)采用原巷道錨桿-錨索-網(wǎng)-W鋼帶聯(lián)合支護(hù)。

①在距空巷5 m處，將正巷錨索排距縮為2.0 m或1.0 m(根據(jù)工作面現(xiàn)場制定)，加強(qiáng)支護(hù)頂板。揭露空巷后，若空巷未冒落，頂板支護(hù)完好時(shí)采用：錨桿-錨索-網(wǎng)-W鋼帶聯(lián)合支護(hù)，最大控頂距1.3 m，最小控頂距0.3 m；支護(hù)前，首先根據(jù)頂板情況在正巷于小窯空巷交叉口進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)采用帶帽木點(diǎn)柱或木垛，木垛或點(diǎn)柱(不少于兩根)，支設(shè)在空巷巷中，再進(jìn)行正巷支護(hù)。

②正巷支護(hù)后及時(shí)對空巷進(jìn)行支護(hù)?？障镏ёo(hù)前先對空巷頂板臨時(shí)支護(hù)后，及時(shí)清理浮煤和雜物及原失效支護(hù)，及時(shí)挑落危巖活石。然后再根據(jù)實(shí)際情況先對正巷兩邊空巷采用錨桿-網(wǎng)-鋼筋托梁-錨索進(jìn)行維護(hù)，維護(hù)距離至少5 m左右，然后在空巷內(nèi)打設(shè)至少2個(gè)木垛，但必須留有能滿足閉墻施工距離。通風(fēng)區(qū)及時(shí)采用板閉和料石砌墻封堵墻密閉空巷，防止漏風(fēng)。

2) 若揭露小窯空巷為冒落段或頂板破碎、壓力增大區(qū)時(shí)，采用架29U型棚支護(hù)。循環(huán)進(jìn)度0.8 m，最大空頂距1.2 m，最小控頂距0.4 m。

①架棚臨時(shí)支護(hù)

架棚支護(hù)時(shí)臨時(shí)支護(hù)采用U型卡子固定兩根4 m長鋼軌或4寸水管前探梁支護(hù)，每根前探梁用兩個(gè)卡子固定在工作面最前方兩架棚上，固定位置距左右兩幫梁頭700 mm。

②架棚永久支護(hù)

A、架棚支護(hù)采用29U型鋼棚，棚梁長3 860 mm，棚腿長3 050 mm。架棚后巷道凈寬為上寬3 540 mm，下寬4 300 mm，巷道凈高為2 700 mm。架棚前，首先敲幫問頂，清除活煤險(xiǎn)石，接著挖好柱窩，柱窩深度為100 mm，立好棚腿，然后人工上梁、鋪網(wǎng)；將棚梁棚腿合口；上拉桿，每兩架棚子之間上3塊聯(lián)鎖鋼板，正頂一塊、兩幫各一塊；最后采用“五·八”形式盤幫勾頂(正頂八根，每幫五根)，冒落幫、頂使用棚板密鋪，防止冒落矸石滑落。鋪網(wǎng)時(shí)要鋪平拉直，兩頭兩端余網(wǎng)要均勻，相鄰網(wǎng)要搭接鋪設(shè)，聯(lián)網(wǎng)時(shí)長邊對搭接,搭接長度200 mm，搭接兩邊每隔200 mm聯(lián)一道，聯(lián)網(wǎng)絲采用400 mm長的16#鉛絲，扭結(jié)不少于3圈，雙股對折扭接三圈以上。盤幫勾頂時(shí)，勾木要背緊背實(shí)，個(gè)別空幫、空頂處用構(gòu)木、棚板搭成“十”字形或“井”字形接幫頂，并用楔子背緊背實(shí)。局部超寬處或空幫空頂處要用構(gòu)木或棚板搭成“十”字形或“井”字形背實(shí)勾緊，確保工程質(zhì)量。要對架棚段的起始棚子和結(jié)尾棚子與頂、幫用錨桿配合聯(lián)鎖片進(jìn)行聯(lián)鎖。施工木垛接頂時(shí)，跟班副隊(duì)長派專人觀察頂板，及時(shí)用長柄工具挑落危巖、活石，并清理好退路，無關(guān)人員嚴(yán)禁到作業(yè)現(xiàn)場，并停止巷中其它作業(yè)。

B、若頂板為冒落區(qū)，冒高在2.0 m以上，人工木垛接頂困難或危險(xiǎn)時(shí)，要及時(shí)縮小棚距，將棚距由原0.8 m縮小為0.5 m, 每兩架棚子之間上4塊聯(lián)鎖鋼板，距兩棚梁端300 mm各一塊、兩棚退中部聯(lián)鎖各一塊；棚梁頂上密鋪兩層1.2 m長棚板，兩幫采用棚板構(gòu)嚴(yán)后用浮煤矸填實(shí)。防止過空巷后充填堵漏材料時(shí)漏漿。

3) 過空巷時(shí)，工作面?zhèn)燃皶r(shí)采取臨時(shí)板閉堵漏，落山側(cè)采用料石砌墻密閉，由通風(fēng)區(qū)負(fù)責(zé)完成?？障锩案咛帲蝽敯逦闯涮顕?yán)實(shí)，存在漏風(fēng)和瓦斯一氧化碳積聚等隱患，及時(shí)注充填堵漏材料加強(qiáng)頂板支護(hù)，封堵冒落區(qū)，防止漏風(fēng)和瓦斯一氧化碳積聚。

4) 過空巷或空巷冒落區(qū)5 m后，視頂板情況更改為原錨桿-錨索-W鋼帶-網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)。

4 回采工作面過空巷頂板管理

1) 過本煤層空巷，應(yīng)提前對空巷進(jìn)行支護(hù)。維護(hù)時(shí)，在通風(fēng)、支護(hù)保證正常通風(fēng)安全的前提下先對空巷進(jìn)行有效維護(hù)，采用打錨桿、錨索對空巷裸露頂板進(jìn)行及時(shí)支護(hù)、不能施工錨桿錨索區(qū)采用支設(shè)木垛、架棚支護(hù)、對空巷內(nèi)注入加固材料等，通常采用架設(shè)：木垛每1.5 m一個(gè)，支在空巷實(shí)底上，接頂部分支牢打緊。架棚支護(hù)用單體支柱配合木棚板支護(hù)，棚距1.0 m。增強(qiáng)空巷頂板的穩(wěn)定性。

2) 在保證工作面前、后溜子正常運(yùn)轉(zhuǎn)的前提下可適當(dāng)斜擺工作面。

3) 生產(chǎn)中空巷范圍內(nèi)，嚴(yán)格采取超前支護(hù)方式支護(hù)頂板，并及時(shí)伸出伸縮梁打出護(hù)幫板護(hù)幫。嚴(yán)格執(zhí)行滯后采煤機(jī)后滾筒3 m～5 m及時(shí)拉架，防止因片幫致使端面距過大發(fā)生漏頂事故。

4) 移架要嚴(yán)格執(zhí)行少降架、慢降架、快移架，及時(shí)升架的操作要領(lǐng)，當(dāng)頂板比較破碎時(shí)采取帶壓移架。拉架后支架頂梁接頂嚴(yán)密。確保工作面新暴露的頂板得到及時(shí)可靠支護(hù)，支架初撐力要達(dá)到規(guī)定值。

5) 空巷范圍內(nèi)割煤時(shí)煤機(jī)后滾筒與拉架距離不得超過5 m。割煤與移架的安全距離超過規(guī)定時(shí)，要及時(shí)通知采煤機(jī)司機(jī)放慢牽引速度或停機(jī)等待。

6) 過空巷要盡量采取二次移架的方式及時(shí)拉架以縮小端面距，必要時(shí)可在支架頂梁上方架短棚板及長棚板打點(diǎn)柱維護(hù)頂板或打貼幫護(hù)頂支柱，控制頂板，防止漏頂。

7) 揭露空巷后，若空巷內(nèi)頂板控頂距離超過規(guī)定，必須立即對頂板進(jìn)行支護(hù)，支護(hù)采用2.6π型梁進(jìn)行支護(hù)，一梁三柱，支護(hù)時(shí)先打好護(hù)身柱，嚴(yán)禁人員進(jìn)入未維護(hù)空巷范圍內(nèi)。

8) 煤機(jī)距離空巷支護(hù)段10 m時(shí)要停止并閉鎖煤機(jī)和前溜子，執(zhí)行“先支后回”的原則，回收影響煤機(jī)通過的支護(hù)材料。煤機(jī)割到此處要放慢牽引速度走空刀通過空巷支護(hù)范圍。

9) 當(dāng)工作面發(fā)生漏頂壓住溜子時(shí)，采用人工將矸石攉到支架內(nèi)或把矸堆向兩側(cè)攤開，并在支架空隙處和梁端用規(guī)格為Φ(18—20)cm×2.0 m和Φ(18—20) cm×1.0 m半圓木棚板及規(guī)格為1 000 mm×100 mm×50 mm的其中一頭為尖形的木釬子及時(shí)貼幫勾密。此時(shí)可在此區(qū)域及其前后10 m范圍內(nèi)適當(dāng)降低采高，增加頂煤厚度進(jìn)行托頂，但采高不得小于2.3 m。

10) 若遇工作面末采時(shí)，采用廢舊鋼絲繩鋪頂間隔1.0 m一道。共鋪設(shè)8道～10道。工作面雙網(wǎng)鋪頂，聯(lián)網(wǎng)間距加密為100 mm，提前對局部空巷提前充填羅克休加固頂板，為支架回收創(chuàng)條件。

11) 材、運(yùn)巷有壓力顯現(xiàn)時(shí)，應(yīng)及時(shí)提前進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)。采用單體液壓支柱配合π梁鋼棚支護(hù)，并及時(shí)替換原巷道支護(hù)的U型鋼棚。

12) 加強(qiáng)支護(hù)后巷道仍變形嚴(yán)重、棚梁壓彎、巷道底鼓時(shí)就必須下底、擴(kuò)幫、挑頂后重新采用單體液壓支柱配合π梁鋼棚支護(hù)頂板釋放頂板壓力。

5 結(jié)語

通過分析柳灣煤礦周邊小窯情況，并闡述了礦井生產(chǎn)過程中小窯對生產(chǎn)的影響程度，詳細(xì)介紹了采掘工作面過空巷的頂板管理技術(shù)，礦井通過生產(chǎn)實(shí)踐，連續(xù)幾年都未因小窯破壞而引發(fā)頂板事故及其其他事故，技術(shù)的合理為礦井的安全生產(chǎn)保駕護(hù)航。