李金銘

(1.安徽理工大學(xué)，安徽 淮南232001；2.皖北煤電集團(tuán)公司，安徽 宿州234011)

0 前言

百善煤礦681 工作面位于該礦六八采區(qū)邊緣地帶，其工作面屬邊角殘余煤柱開采，工作面機(jī)巷走向長(zhǎng)178m，風(fēng)巷走向長(zhǎng)148m，傾斜寬由14m～91m，工作面極不規(guī)則。 該工作面順槽采用工字鋼架棚支護(hù)。由于工作面受香椿園向斜和異常區(qū)影響，地質(zhì)條件較為復(fù)雜，同時(shí)又是回收邊角殘余煤柱，存在著壓力大，頂板破碎，質(zhì)量不高等問(wèn)題，因此必須尋求一種適合于復(fù)雜地質(zhì)條件下邊角煤柱開采技術(shù)。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的開采經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為“扇形”回采具有可行性。

1 支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)

根據(jù)工作面頂板巖性，對(duì)工作面支護(hù)進(jìn)行計(jì)算，采取合理的支護(hù)參數(shù)，同時(shí)對(duì)煤壁受力及支架作用力進(jìn)行力學(xué)平衡分析，確保工作面在合理的支護(hù)條件下安全回采。

（1）采用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算支護(hù)強(qiáng)度

Pt= 9.81hrk= 9.81×2.6×2.5×4= 255.1kN/m2

式中∶Pt——工作面合理的支護(hù)強(qiáng)度，kN/m2；

h——采高，m；

r——頂板巖石的密度，t/m3，一般取2.5

k——工作面支柱應(yīng)支護(hù)的上覆巖層厚度與采高之比，一般為4～8 本工作面取4。

（2）工作面合理的支柱密度

n=pt／Rt=255.1/207.4=1.23 根／m2

式中∶n——支柱的支護(hù)密度，根／m2；

工作面基本支架的排距為1.2m，則基本支架的柱距∶

L柱=1.0/（L排×n）

=1.0/（1.2×1.23）

=0.68m

取基本支架的柱距0.5m，偏差不超過(guò)±100mm。

綜合上述，根據(jù)工作面頂?shù)装鍡l件，該工作面采用“三·四”峒管理。

2 問(wèn)題分析

該工作面屬于回收邊角殘余煤柱塊段工作面，設(shè)計(jì)時(shí)其機(jī)風(fēng)兩巷走向長(zhǎng)相差約40m（即工作面與收作線存在不平行問(wèn)題）。傳統(tǒng)的采煤工藝是對(duì)工作面進(jìn)行甩采。但每班必須對(duì)所甩采的施工地點(diǎn)的棚梁進(jìn)行調(diào)整，確保工作面棚梁重直于工作面。同時(shí)甩采由于工作面延長(zhǎng)，須加設(shè)一部40T 鏈板機(jī)。

其弊端如下∶

（1）存在工作面規(guī)格質(zhì)量問(wèn)題；（2）由于工作面地質(zhì)條件復(fù)雜，頂板破碎，調(diào)整棚梁時(shí)存在較大的安全問(wèn)題；（3）增加一部40T 鏈板機(jī)，存在設(shè)備管理及維護(hù)問(wèn)題；（4）存在整個(gè)工作面壓力集中問(wèn)題。

3 施工方法

（1）對(duì)巷道進(jìn)行套棚采取分段超前支護(hù)形式，即機(jī)尾距聯(lián)巷剩余20m 時(shí)，完成對(duì)風(fēng)巷聯(lián)巷口前后10m 的超前支護(hù)；機(jī)尾推到聯(lián)巷時(shí)，完成聯(lián)巷內(nèi)機(jī)尾30m 的超前支護(hù)工作；然后每班安排正常往前挑棚，始終保證距機(jī)尾不少于30m。

（2）聯(lián)巷內(nèi)風(fēng)門由通風(fēng)區(qū)負(fù)責(zé)更換為風(fēng)障；風(fēng)筒由通風(fēng)區(qū)負(fù)責(zé)逐漸縮短。

（3）工作面過(guò)聯(lián)巷收作過(guò)程中，每班都要及時(shí)逐漸縮短工作面鏈板機(jī)，并進(jìn)行回棚。

（4）當(dāng)工作面機(jī)巷回采機(jī)風(fēng)聯(lián)巷口30m 時(shí)，提前由機(jī)風(fēng)聯(lián)巷口向外30m 在工字鋼棚下打點(diǎn)柱進(jìn)行支護(hù)。

（5）聯(lián)巷內(nèi)支護(hù)形式∶挑三排一梁兩柱走向棚。

（6）加強(qiáng)聯(lián)巷內(nèi)的礦壓觀測(cè)，保證初撐力，發(fā)現(xiàn)有推棚、脫檔、單體泄液等情況要立即處理。

4 注意事項(xiàng)

（1）由于工作面與收作線夾角較大，回采期間其機(jī)尾三角區(qū)域處的應(yīng)力相對(duì)集中，必須重點(diǎn)加強(qiáng)此區(qū)域的頂板及煤幫管理，保證所有支柱初撐力符合標(biāo)準(zhǔn)。

（2）每班安排專人對(duì)該區(qū)域的頂板及煤幫進(jìn)行加強(qiáng)管理，發(fā)現(xiàn)有不合格的支柱必須及時(shí)進(jìn)行整改，確保所有支柱支設(shè)正規(guī)有勁。

（3）由于此區(qū)域的應(yīng)力較為集中，壓力顯現(xiàn)較為明顯，回采期間，必須保證過(guò)頂質(zhì)量，笆片、塘柴棍壓茬距離符合標(biāo)準(zhǔn)，必要時(shí)棚檔之間可以加大過(guò)頂密度。

（4）為了保護(hù)該區(qū)域的頂板及煤幫，此區(qū)域放炮時(shí)盡量以放震動(dòng)炮為主，控制好裝藥量，防止爆破時(shí)出現(xiàn)冒頂事故。

（5）每班作業(yè)前，班隊(duì)長(zhǎng)必須首先對(duì)機(jī)尾應(yīng)力集中區(qū)的頂板、煤幫以及支護(hù)情況進(jìn)行排查， 發(fā)現(xiàn)有不合格的必須安排專人進(jìn)行整改，符合標(biāo)準(zhǔn)后方可進(jìn)行作業(yè)。

（6）當(dāng)工作面機(jī)尾縮短至香椿園向斜軸F681-11 斷層區(qū)域時(shí)，必須及時(shí)進(jìn)行超前管理，確保該區(qū)域的頂端面距符合標(biāo)準(zhǔn)，支柱初撐力達(dá)標(biāo)。

（7）工作面刮板司機(jī)要和作業(yè)人員相互配合好，當(dāng)有人對(duì)工作面煤幫、頂板進(jìn)行管理時(shí)，必須停車，施工結(jié)束，待作業(yè)人員發(fā)出開車信號(hào)后，方可開車。

（8）加強(qiáng)礦壓監(jiān)控工作，要求對(duì)工作面及聯(lián)巷內(nèi)所有支柱每班進(jìn)行觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)初撐力、工作阻力不符合要求，必須及時(shí)補(bǔ)液升足勁，以確保支柱對(duì)頂板支護(hù)有效。

（9）機(jī)道梁端到煤壁頂板冒落高度不大于300mm，否則必須用木料和塘柴捆接實(shí)頂，打上臨時(shí)支柱支護(hù)，并及時(shí)拴牢、拴齊防倒繩，且初撐力不小于72kN（即9.2Mpa）。

5 兩巷維護(hù)管理

（1）回采期間應(yīng)加強(qiáng)聯(lián)巷內(nèi)的頂板、煤幫及支護(hù)管理工作，要求頂接實(shí)、幫背嚴(yán)。特別是在受應(yīng)力及采動(dòng)影響較大區(qū)域，每班應(yīng)由專人進(jìn)行維護(hù)。

（2）若聯(lián)巷受采動(dòng)影響，致使單體歪倒或單體與鉸接頂梁、巷道頂板離合而造成單體支柱無(wú)勁時(shí)， 必須及時(shí)對(duì)無(wú)勁單體補(bǔ)液升足勁，且初撐力不得小于50KN（即6.4MPa）。 當(dāng)多個(gè)單體無(wú)勁時(shí)，對(duì)單體補(bǔ)液升勁必須從安全地點(diǎn)開始由外向里、逐棚逐柱的進(jìn)行；嚴(yán)禁由里向外或直接進(jìn)入無(wú)有效支護(hù)的地方對(duì)單體補(bǔ)液升勁。

（3）若聯(lián)巷內(nèi)壓力過(guò)大出現(xiàn)脫檔時(shí)，必須及時(shí)進(jìn)行重新過(guò)頂，并確保過(guò)頂質(zhì)量。

（4）加強(qiáng)聯(lián)巷內(nèi)的礦壓監(jiān)測(cè)工作，每班安排專人對(duì)聯(lián)巷內(nèi)的支柱進(jìn)行礦壓觀測(cè)，并詳實(shí)記錄，發(fā)現(xiàn)支柱初撐力不夠的必須及時(shí)補(bǔ)液。

6 效果分析

一是，可避免由于甩采帶來(lái)的規(guī)格質(zhì)量問(wèn)題。 二是，工作面不需要增加鏈板機(jī)，減少設(shè)備投入、維護(hù)、管理工作。 三是，收作期間壓力只在機(jī)尾局部三角區(qū)域顯現(xiàn)較為明顯，而不會(huì)造成整個(gè)工作面壓力過(guò)大。 四是，工作面也可以實(shí)現(xiàn)邊回采邊收作的目的。

采取該方式回采∶一是，可避免由于甩采帶來(lái)的規(guī)格質(zhì)量問(wèn)題；二是，工作面不需要增加鏈板機(jī)；三是，收作期間壓力只在機(jī)尾局部三角區(qū)域顯現(xiàn)較明顯，而不會(huì)造成整體工作面壓力過(guò)大，四是，工作面也可達(dá)到邊回采邊收作的目的。