综采工作面沿空留巷收尾技术.pdf

第3 4 卷 第 6 期 煤 炭科 学 技 术 2 0 0 6 年6 月 综采工作面 沿空留巷收尾 技术 张 寅 ， 张吉雄 ，郭 坤 1 ．中国矿业大学 ，江苏 徐州2 2 1 0 0 8 ；2 ．平顶山煤业 集 团有限责任公 司 六矿 ，河南 平顶山4 6 7 0 9 1 摘要针对传统综采工作面收尾方式材料投入多、劳动强度大、顶板易垮落等问题，提出综采工 作面沿空留巷收尾技术。该项技术的关键是 运用沿空留巷锚网支护技术控制综采工作面回撤支架 时的通道和采用 “ 见六回一” 方式处理 回撤支架后的顶板。 关键词 综采工作面；收尾 ；沿空 留巷 ；锚网支护；回撤支架 中图分类号 i T D 8 2 3 ． 4 8 文献标志码 i B 文章编号 i 0 2 5 3 2 3 3 6 2 0 0 6 0 6 0 0 3 4 0 2 Te c h no l o g y o f r o a d wa y r e t a i n e d f o r n e x t s ub l e v e l a pp l i e d t o e n d i n g wo r k o f f u l l y me c ha ni z e d l o n g wall c o a l m i n i n g f a c e Z HANG Yi n ，Z HAN G J i x i o n g ，GU O Ku n 1 ．C h i n a U n iv e r s it y o fMi n i n g a n d T e c h n o lo g y ， X u z h o u 2 2 1 0 0 8， C h i na ； 2 ．N o ． 6Mi n e ．P i n g d i n g s h a n C o a l Mi n i n g G r o u p c o rp o r a t i o nl t d ．， P i n g d i n g s h a n 467 0 9 1 ，C h i n a 1 概 述 综采工艺在我国煤矿开采的成功应用 ，提升 了 煤矿开采的机械化水平 ，减少了工作面顶板安全事 故 ，但其所用设备多 、体积大 ，导致工作面收尾工 作所用空间大、周期长等问题。而传统 的收尾方式 一 方面是控制顶板效果差 ，材料投入多 ，劳动强度 大；另一方面因收尾过程中控顶面积大， 顶板易垮 落，造成作业空间断面的减小而影响通风，使作业 场所瓦斯与煤尘浓度超限，极易导致一些安全事故 的发生。为解决上述综采工作面收尾问题 ，结合现 场实际 ，成功应用沿空留巷收尾技术 ，减少出架通 道及回撤作业空间的顶板压力，取得了较好的技术 与经济效益。 2 沿空留巷收尾技术工艺设计 2 ． 1 出架通道支护参数设计 1 顶锚杆。锚杆长度可由下式确定，即 LK 1 ． 1B ／ I O 1 其 中 K为 围岩稳定性 影响系数 。由于顶板 已 受采动超前压力影响，取 1 ． 4 I n ；B为出架通道宽 度 ，取 2 ． 0 m。由式 1 知 ，锚杆长度不小于 1 。 8 2 m，故选用 O mm2 2 0 0 m m左旋高性能螺纹钢 基金项 目中国矿业大学青年科研基金资助项 目 0 A 4 4 5 3 3 4 锚杆。据试 验矿区 目前工程 经验 ，锚杆 间排距 为 7 0 0 m m 7 0 0 mm，如 图 1所示。每根顶板锚杆采 用 3节树脂药卷，钻孔底部 1 节规格为 K 2 5 5 0的快 速树脂药卷 ，外部 2节为 7 2 5 5 0的中速树脂药卷。 图1 出架通道锚杆支护方案 杆 2 帮锚杆。由于综采工作面 收尾 时出架通 道使用时间较短 一般为 1 5 d 左右 ，结合以往井 下实践经验，选用 4 0 m m1 8 0 0 fi lm管缝锚杆作 为帮锚杆 ，间排距 7 5 0 m m7 5 0 mm。采用 2节为 725 5 0的中速树脂药卷。此外 ，帮顶均铺设单层 4 0 m lT l 4 0 m m金属经纬网。 2 。 2 收尾工序 2 。 2 。 1 出架通道的掘进与支护 1 顶网的铺设。当采面距工作面终采线 7 ． 0 m时开始铺顶网。距 5 ． 5 I n时安设绳距 1 。 0 m的钢 丝绳， 并用 1 2 号铁丝将其与金属网联结。工作面 维普资讯 第 3 4 卷 第 6 期 煤 炭 科 学 技 术 2 0 0 6 年 6 月 推至距终采线 2 ． 0 m时支架停止拉移，同时取消刮 板输送机与支架导向梁的连接销。 2 出架通 道的掘进。其工序 为采 煤机割 煤 4 0 m一煤壁安设 临时支护一 打锚杆 眼一安装锚 杆一铺网一安装托盘一采煤机继续割煤 4 0 m，进 入下一循环 。 3 出架通道的支护。当沿工作面全长布设 1 排锚杆后，用单体液压支柱推移刮板输送机，采煤 机进刀进行下一排锚杆施工，直至沿工作面推进方 向布设完3排锚杆。开始煤壁打眼挂网，安装帮锚 杆，其中帮网要与顶网用 1 8号铁丝联结。至此， 出架通道 已掘 出。 2 ． 2 ． 2 出架工序 支架采用 自刮板输送机机头向机尾方 向回撤 ， 如图 2所示。支架撤出后 ，支架顶梁上覆顶板空顶 区域沿走向架设一组 1 ． 0 m铰接顶梁 3根／ 组 ， 近煤壁的第一排铰接顶梁梁端应与出架道第一排锚 杆平齐。采用间距为 0 ． 7 5 m 的 D Z 2 5单体液压支 柱支护，将弯钩布设在出架通道靠煤壁一侧的顶板 锚杆上做为出架滑轮。每回撤一架，架设 2 组铰接 梁，直到架设第 6组铰接梁后，回撤第 1 组铰接 梁，按照 “ 见六回一”的步骤依次循环打柱放顶。 顶板压力大的地段，可在出架通道沿采空区侧打点 柱 以加强支护。 l 一单体液压支柱 ；2 --铰接梁 ；3 -- 锚杆 图2 回架通道支护 由上可知，工作面出架通道顶板采用锚网支 护 ，支架 、煤壁形成板梁支护结构 ，取消了安设顶 梁等工作，变被动支护为主动支护，较好地维护了 出架通道顶板 的完整性 ；支架 回撤后 ，对其顶板仅 做部分支护 ，即采用 “ 见六回一”方式让其垮落 ， 使沿空留巷的出架通道处于应力降低区，避免因顶 板压力大而垮落，保证了出架及通风所需的断面。 3工程实践 3 ． 1 采矿技术条件 试验工作面为戊 一 2 2 0 7 0工作面，走向长为 1 2 0 0 m，倾斜 长 1 4 0 m，埋深 5 6 0 6 5 0 m。煤厚 2 ． 2 m，倾角 81 2 。 。直接顶 为砂质 泥岩，厚 3 ． 6 7 ． 0 m，基本顶为灰色细砂岩。回采过程 中因受 运输巷7 m断层的影响，需要进行工作面搬家改 造，新切眼位置距目前工作面走向距离为9 0 m。 工作面采用一次采全高，全部垮落法管理顶 板。选用 MG一2 0 0采煤 机 ，J G 3 2 0 01 ． 4 ／ 2 ． 6掩 护式液压支架 ，S G Z一6 3 0 ／ 2 6 4双链 框架式刮板输 送机 ，s Z Z 7 6 4一 ／ 1 6 0桥式转载机 。 3 ． 2 现场应用与效果分析 工作面应用沿空留巷技术进行收尾工作。从开 始出架，至回撤、安装完毕且具备生产条件，仅用 6 d 时间，缩短了收尾与安装时间。其效果如下 1 由于出架通道采用锚 网支护，支架 回撤 后出架通道保 留下来 ，并处于应力降低区 ，巷道状 况 良好 ，出架通道一直保持有 4 ． 0 m 左右的通风 断面 ，消除 了以往下部出架通道因垮落而出现风量 小 、有害气体超限等现象。 2 由于采用 “ 见六 回一” 处理 回撤支架上 覆顶板，使 回撤空间顶板压力明显减小 ，没有出现 冒顶 、顶板压死支架 、绞车绳拉断等现象。 3 减少了回撤工作量与作业时间，工作面 收尾作业时间比以前减少 3 d 。回撤时不留掩护架， 减少了对采空区的支护处理工作量。出架空间顶板 压力小 ，回撤支架容易。 4按传统 的收尾方 案，出架通道安设顶 梁 投入需 5 ． 1 4万元 ，打木点柱投入 1 ． 0 7万元 ，回撤 时安设木垛 、点柱维护通风断面需 4 ． 3 3万元，共 计 1 O ． 5 4万元 ；按沿空 留巷收尾方案 ，出架通道锚 网 支 护共投 入 1 ． 7 8万元 ，回撤 时打点柱 0 ． 8 0万 元 ，共计 2 ． 5 8万元。相比少投入 7 ． 9 6万元。采用 沿空留巷收尾技术方案，比传统收尾方案技术经济 效益明显。 4结 论 1 运用沿空 留巷技术 回撤支架 ，消除了出 架通道因垮落而出现风量小、有害气体超限等现 象 ，保证 了安全施工 ，降低了材料设备的投入 ，取 下转第6 3页 维普资讯 第 3 4 卷 第6 期 煤 炭 科 学 技 术 2 0 0 6 年 6 月 果明显。另外，从图5 还可以看出，在三隔中部和 三隔上部 布设两道卸压槽 卸压效果最差 。可 以得 出，如果在井壁上布设两道卸压槽 ，其最佳布设位 置在底含与基岩交界处和三隔上部。 l 6 叟 1 2 s 厘d 0 l o 0 井 深／ m 2 o 0 3 o 0 l 一底含与基岩交 界处和三隔上部 ；2 一底含与基 岩交界处和三隔中部 ；3 一三隔 中部和三隔上部 图5 在不同位置布设两道卸压槽井壁竖向应力分布 2 ． 3 布设三道卸压槽 布设三道卸压槽 的位置分别在底含与基岩交界 处，三隔上部和三隔中部。 为了便于比较，卸压槽 的单个高度为开切一道卸压槽高度的 1 ／ 3 ，即为 1 0 0 m m，其他参数不变。与在底含与基岩交界处 和三隔上部布设两道卸压槽相 比，布设三道卸压槽 时井壁竖向应力沿深度分布如图 6所示。 日 曼 厘 崮 图6 布设两道卸压槽和三道卸压槽 情况下井壁竖向应力比较 由图 6可以看出，与无卸压槽相 比，布设三道 卸压槽可使井壁上的最大竖向应力从 2 3 ． 6 M P a降 到 9 ． 2 3 MP a ，减少 6 0 ． 9 ％ ；另外只布设 两道卸压 槽时使井壁最大竖向应力减少 5 4 ． 2 ％，可见布设 三道卸压槽 时最 大竖 向应力 仅降低 了 6 ． 7个百 分 点 ，卸压效果并不理想 ，从施工技术和经济角度综 合考虑 ，与布设两道卸压槽相 比，既增加施工难度 又不经济 。 从综合布设一道卸压槽 、两道卸压槽和三道卸 压槽模拟结果分析来看，再结合施工技术和经济等 原因 ，可以得出在井壁上布设两道卸压槽卸压效果 比较理想 ，其最佳布设位置在底含与基岩交界处和 三隔上部。 参考文献 [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] 杨维好 ，崔广心 ，程锡禄 。特殊地 层条件 下井壁 破坏机理 与防治技术的研究 之一[ J ] ．中国矿业大学学报，1 9 9 6 4 ． 程桦 ，杨俊杰 ，姚 直书 ，等 ．钻 井井壁 可缩性 接头模 型 试验研究 [ J ] ． 煤炭学报，2 0 0 1 6 ． 崔广心 ，杨维好 ，吕恒 林 ．深厚表 土层 中的冻结 壁和井 壁 [ M] ． 徐州中国矿业大学出版社，1 9 9 8 ． 刘希亮 ．深厚表土不稳定地层中井壁受力研究 [ M] ． 北京 煤炭 工业 出版社 ，2 0 0 4 ． 杨平 ．卸压槽治理井壁破裂研究 [ J ] ．岩土工程学报， 1 9 9 8 3 ． 吕 恒林，崔广心 ．卸压槽法治理井壁破裂的力学机理 [ J ] ． 中 国矿业大学学 报 ，2 0 0 0 4 ． 作者简介任连伟 1 9 8 0一 ，男，河南项城人，硕士研究 生，主要从事岩土力学方面的研究。T e l 1 3 0 8 3 8 3 6 6 0 6 。Em a i l r e n 5 7 8 1 2 6． e o m 收稿 日期2 0 0 6 0 21 6 ；责任编辑朱拴成 上接第 3 5页 得了较好的技术经济效益。 2 采用 “ 见六 回一” 处理 回撤支架上覆顶 板，使回撤空间顶板压力明显减小，减少回撤工作 量与作业时间，降低了工人劳动强度，缩短了回撤 与搬家时间，改善了安全状况及作业环境实现了综 采工作面在收尾时的安全高效。 参考文献 [ 1 ] 钱鸣高，许家林，缪协兴．煤矿绿色开采技术 [ J ] ．中国 [ 2 ] [ 3 ] 矿业大学学报 ，2 0 0 3 4 张东升 ，张吉 雄． 预掘 巷 过 断层 及 其矸 石 井 下处 理 技 术 [ J ] ．中国矿业大学学报，2 0 0 4 2 ． 吴立新 ，王金庄．建 构 筑物下 压煤条 带开采理 论 与实 践 [ M] ．徐州 中国矿业大学出版社，1 9 9 4 ． 作者简介张寅 1 9 7 4一 ，男，河南邓州人，工程师，中 国矿业大学采矿专业硕士研究生，现任平顶山煤业 集团有限 责任公司六矿生产技术科科长。 收稿 日期2 0 0 6 0 21 8 ；责任编辑曾康生 6 3 维普资讯