回撤工作面支护工艺的改进_万龙.pdf

新二采右六片、左二片两个回撤工作面经验说 明，采用无单体液压支柱、无坑木支护工艺，经过 实际工作验证，新支护工艺既节省木材及单体液压 支柱费用，又扩大了支护空间，增加了顶板安全 性，降低了职工回撤劳动强度，确保工作面安全顺 利快速回撤。 在回撤准备期间，对工作面顶板进行铺接金属 网、上钢丝绳，液压支架脱钩后，近煤壁顶板上加 强 3 道支护，确保顶板及煤壁的稳定，为回撤前刮 板机、采煤机、液压支架及上下巷设备奠定可靠基 础。 4增加掩护液压支架数量，提高三角区顶板支护 强度 回撤液压支架工作中，工作面顶板维护，在以 往回撤过程中均采用 2 台液压支架做掩护支架，沿 工作面倾斜方向行走方式，掩护待撤支架回撤，改 为利用 3 台液压支架做掩护支架支护方式，减小三 角区顶板空顶面积，三角区顶板维护由以往的 4. 5m 圆木、4. 5mπ 型钢梁配合单体液压支柱形成 一梁三柱的混合支护形式，改为 3m 圆木、3mπ 型 钢梁配合单体液压支柱形成一梁两柱的混合支护形 式，见图 2。 图 2三角区维护 通过此次回撤工作证明，采用 3 台液压支架做 掩护支架，减少空顶面积及支护用品，更好地维护 顶板，缓解三角区顶板压力，解决三角区内单体支 柱压入底板回撤困难情况发生。 5液压支架整形平台的设计与应用 综采工作面液压支架经回采使用，受工作面自 然条件及操作影响，在工作面回撤时，部分液压支 架出现侧护板不能收回原位及支柱不能降低至最低 位置，受巷道断面尺寸影响，不能顺利运输至地 面，给回撤工作造成困难，影响回撤作业进度，必 须对其进行整形，使外形尺寸满足运输条件后方可 运输; 另外，工作面过渡液压支架及抬高液压支架 受巷道断面尺寸影响，在工作面回撤时必须解体升 井，在工作面安装时，必须从地面分体运输至工作 面组装位置进行组装后再安装。 以往进行上述作业时，一般都使用手动葫芦、 单体液压支柱等进行作业，作业人员劳动强度大， 操作时间长，存在的危险点也相对较多，不利于安 全生产。 总结以往工作面安装及回撤作业经验，根据实 际需要，设计、制作液压支架整形平台。液压支架 整形平台由底板、立柱 由固定柱、升缩柱组 成 、横梁、千斤顶等组成。底板分为两部分，利 用凸、凹结构配合螺栓连接，形成一个整体，并在 其上安装 600mm 轨道，用于车辆通行;立柱横向 分布于底板两侧，每侧分布 4 根，共 8 根，每根立 柱均分为固定柱及升缩柱，固定柱与底板连接，内 部安装千斤顶，并与千斤顶一端连接，千斤顶另一 端与外部升缩柱连接，通过千斤顶升、缩实现升缩 柱升降，立柱可单独成对升降使用; 每根升缩柱顶 部设计有凹型托座，用于安装横梁，每对立柱安装 1 根横梁，共 4 根，在每根横梁上均设计有 “十” 字型孔，将圆环链穿入其中，配合起吊作业使用; 在每根升缩柱顶部设计安装横向侧推千斤顶，共 8 根，可单独横向推移使用，也可成对推移使用。 在综采工作面液压支架回撤时，安装液压支架 整形平台，外形尺寸不能满足运输要求的液压支架 利用液压支架整形平台对其进行整形，如侧护板不 能收回原位，利用整形平台的侧推千斤顶将侧护板 推回原位，再对其进行锁牢或捆绑，使其达到运输 要求; 以往进行此项作业时，使用单体液压支柱或 手动葫芦，单体液压支柱作业时容易出现滑落、注 液枪未锁牢等危险现象，操作手动葫芦时，工人劳 动强度相对较大，操作时间较长; 过渡液压支架解 体或组装时，利用整形平台进行起吊，作业人员只 需液压操作，减轻了以往使用手动葫芦的劳动强 度，且使用手动葫芦需施工专用起吊点、登高悬 34 万龙 回撤工作面支护工艺的改进2018 年增刊 1 ChaoXing 挂、手动葫芦的完好等多项作业及检查，使用平台 则作业安全系数提高，工作劳动强度下降，而且节 省工时。 6结束语 工作面设备回撤工作，支护工艺革新及阶段回 撤方法，新工艺实际应用，取得了良好的效果，节 省工作面使用木材及单体液压支柱运输成本、检修 费用，新的支护工艺减轻职工劳动强度，回撤液压 支架期间，由以往的 10 人减为 8 人回撤，并确保 按工期完成任务。扩大了支护空间，提高顶板控制 安全性，确保回撤安全快速有序进行。 ［ 参考文献］ ［ 1］ 卞大宁 . 综采工作面支架回撤技术浅析 ［J］ ． 中州煤炭， 2014，20 5 390. ［ 2］ 张彦禄 . 我国综采工作面快速搬家设备与工艺 的应用 ［J］． 中国煤炭，2010，36 5 71－74. ［ 3］ 马广志 . 综采高支架整体倒牵 、搬运、安装的实践 ［J］． 煤 炭技术 ，2007，26 6 60－62. ［ 4］ 王立民 . 预掘收尾空间在综采面回撤中的应用 ［J］． 煤 ， 2011，20 5 82，88.［责任编辑 邹正立］ 44 第 23 卷煤矿开采2018 年增刊 1 ChaoXing 留小煤柱沿空掘巷技术应用 孙安磊 华能扎赉诺尔煤业有限责任公司 铁北煤矿，内蒙古 满洲里 021410 ［ 摘 要］为了在掘进巷道布置推广和使用留小煤柱沿空掘巷技术，根据铁北煤矿实际情况， 采用了沿空掘巷的技术管理措施，留设 8m 小煤柱进行掘进工作，实践证明，铁北煤矿的地质条件采 取沿空掘巷，完全能保证工作面掘进和回采的顺利进行，本次应用对煤炭资源回收率有重要参考意 义。 ［ 关键词］小煤柱; 沿空掘巷; 矿压观测; 煤壁加固 ［ 中图分类号］ TD353［ 文献标识码］ B［ 文章编号］ 1006- 6225 2018S1- 0045- 04 Application of Gob- side Entry Driving with Small Coal Pillar ［ 收稿日期］ 2018－06－22［ DOI］ 10. 13532/j. cnki. cn11－3677/td. 2018. S1. 014 ［ 作者简介］ 孙安磊 1990－ ，男，内蒙古自治区满洲里人，助理工程师，技术员。 ［ 引用格式］ 孙安磊 . 留小煤柱沿空掘巷技术应用 ［J］． 煤矿开采，2018，23 S1 45－48. 我国煤炭资源虽然丰富，但消耗量很大，合理 开采、有效利用煤炭资源，实现煤矿行业可持续发 展，是目前煤炭行业急需解决的问题。近年来，随 着我国综合机械化水平的不断提高，沿空掘巷技术 课题研究是非常必要的，针对受采动影响的巷道一 般采取留一定宽度的煤柱，控制围岩变形。煤柱宽 度小，巷道维护困难、维护费用高。深部矿井煤柱 尺寸及巷道支护参数的合理确定是防止资源浪费、 提高煤炭资源采出率的重要措施。由于巷道受开采 条件影响程度不同，沿空掘巷围岩稳定性差别也很 大。根据掘进工作面具体地质条件确定煤柱合理宽 度，针对巷道具体地质条件，提出左旋等强螺纹钢 树脂锚杆锚索配合 W 钢带联合支护方案，设计了 小煤柱帮部具体的加固方式，并从中分析已掘巷道 变形数据，对该支护方案进行可行性验证，结果表 明，该方案是合理的。为尽可能提高煤炭的采出 率，延长矿井服务年限，沿空掘巷逐渐在各大煤矿 推广使用，以铁北煤矿新二采左三片工作面为例， 对沿空掘巷支护参数进行优化，为扎赉诺尔煤业有 限责任公司技术创新发展提供借鉴。 1地质概况 铁北矿设计生产能力 1. 5Mt/a，2005 年核定生 产能力 2. 05Mt/a，2009 年经过扩能改造后设计生 产能力 3Mt/a，2012 年经过产业升级验收，可达到 生产能力 3Mt/a。2017 年煤矿生产能力核定由 3Mt/a 核增至 3. 6Mt/a。矿井采用斜－立井多水平 开拓方式，主井、副井均为斜井，三号风井为立 井。铁北矿区位于扎赉诺尔煤田西翼北部，南起滨 洲铁路线，西以Ⅱ层群煤层露头，北界第七勘探 线，东界 以 Ⅱ3煤 层 底 板 标 高 100m，走 向 长 4. 5km，倾向宽 3. 9km，面积为 21. 8111km2。 新二采左三片工作面上邻新二采区左二片工作 面回风巷 已回采完毕 ，下临未采区，西临新二 采轨道下山，东邻井田边界，邻近巷道对本区掘进 无采动影响。根据地质构造揭露情况推测，掘进区 域内无大型地质构造。煤层平均厚度 9. 45m，运输 巷净宽度 5. 0m，高度 4. 2m，沿煤层底板掘进，留 0. 2m 底煤。直接顶为炭质泥岩、泥岩、砂质泥岩， 平均厚度 25. 7m; 底板为泥岩和砂质泥岩组成，主 要以灰白色细砂岩为主，泥岩、细砂岩抗压强度 高。 井田周边不存在老空水分布，在井田区外西部 有西山矿 已报废存在，西山矿开采的是Ⅲ1煤 层，而铁北矿开采的Ⅱ2a煤层在其之上，不存在老 空水分布情况。 左三片掘进工作面上部以灰色粉砂岩为主，粗 砂岩和砂砾岩一般为泥质或凝灰质胶结，岩石胶结 较松散，抗压强度低。煤层上赋有一层局部发育的 含水层，但顶煤及泥岩隔水层较厚，掘进过程中不 受影响，根据防治水方针，工作面预先打超前探放 水孔，保证工作面的顺利掘进。 2小煤柱宽度确定 采用极限平衡理论和弹性理论计算合理的最小 护巷煤柱宽度 B，如图 1 所示。 54 第 23 卷增刊 1 2018 年 12 月 煤矿开采 COAL MINING TECHNOLOGY Vol. 23Supp. 1 December2018 ChaoXing 图 1最小护巷距离 最小护巷煤柱宽度 B 为 B x1 x 2 x 3 式中，x1为因相邻区段工作面开采而在本段沿空掘 巷煤柱中产生的塑性宽度，m;x2为巷道掘进产生 的塑性区半径，m; x3为考虑安全因素而增加的煤 柱宽度，m。 根据本矿技术参数计算，确定小煤柱尺寸为 8. 0m。 3巷道支护设计 运输巷断面 5. 0m 宽4. 2m 高 ，直墙 段 3. 0m，拱高 1. 2m，巷道全长 2023m，左三片运 输巷采用锚网梁、索支护。 锚杆选用长度 2100mm、直径 18mm 左旋等强 螺纹钢式锚杆，钢筋网为 2000mm 长1180mm 宽 ，材 质 为 5mm 钢 筋，网 格 为 130mm 130mm; 钢筋梁长 5800mm，材质为 12mm 钢筋， 联网线网扣为双股 14 号铁线，网扣间距为 300mm 顶板如破碎可调整为 100mm ;锚索钢绞线为 15. 24mm5300mm，槽钢托盘为 280mm200mm 75mm，W 钢带为 3600mm150mm5mm。 3. 1按悬吊理论计算锚杆参数 3. 1. 1锚杆长度的计算 按悬吊作用计算锚杆的总长度 L L1 Kb1 L 3 式中，L1为锚杆外露长度，设计值取 0. 1m; K 为 安全系数，取 2; b1为自然平衡拱高，取 0. 7m; L3 为锚杆锚入稳定层的深度，按设计值取 0. 5m。计 算得 L2. 0m，取 2. 1m。 3. 1. 2锚杆直径的计算 按杆体的抗拉强度等于锚杆设计锚固力的原则 确定 P拉 Q 固0. 25πd 2A 拉 式中，Q固为锚杆设计锚固力，设计值为 60kN; A拉 为锚杆设计抗拉强度，设计值为 240MPa; d 17. 8mm，取 d18mm。 3. 1. 3锚杆间排距的确定 锚杆间距要保证其约束强度尽可能均匀分布， 考虑围岩的稳定情况及完整性，根据现场实践经 验，锚杆间距应不大于锚杆长度的 1/2。 锚杆间距 a ＜ L/2 2. 1/2 1. 05m，取 0. 8m 加强支护 。 锚杆排距 由于主要支护形式一般采用锚网梁 支护，金属网规格为 1. 18m2m，根据现场实际需 要，同时为了方便施工，锚杆排距取值 1. 18m。 3. 2悬吊理论校核锚索间距 根据地质钻孔柱状分析，为防止巷道顶板岩层 发生 大 面 积 整 体 垮 落， 用 15. 24mm， 长 度 5300mm 的钢绞线，通过下式计算锚索间距。 L nF2/［ BHy － 2F1sinθ /L1］ 式中，L 为 锚 索 排 距，m;F1为 锚 杆 锚 固 力， 60kN; B 为巷道最大冒落宽度，m; F2为锚索极限 承载力，120kN; H 为巷道冒落高度，m; θ 为角锚 杆与巷道顶板的夹角，75; y 为岩体容重，23kN/ m3; n 为锚索排数，取 1; L1为锚杆排距，1. 05m。 通过上述计算，大断面处锚索间距为 1. 5m; 排距巷宽 4. 0m 的布置 2 排且排距 2. 0m，巷宽 4. 5m 及以上的布置 3 排且排距 1. 2m。 为控制小煤柱侧肩窝处变形，在小煤柱一侧肩 窝处沿煤层走向补打锚索，每隔一循环布置 1 套钢 带加强支护 如图 2 所示 。 图 2巷道支护 4巷道矿压观测 4. 1巷道表面位移观测 1顶板测点布置每 200m 在巷道中安设 1 组 KGE30B 本安型围岩位移测定仪。 64 第 23 卷煤矿开采2018 年增刊 1 ChaoXing