楊金樓，高登彥

(神華神東煤炭集團(tuán)大柳塔煤礦 ，陜西 神木 719315)

7m大采高綜采工作面末采安全高效貫通實(shí)踐

楊金樓，高登彥

(神華神東煤炭集團(tuán)大柳塔煤礦 ，陜西 神木 719315)

基于大柳塔煤礦7m大采高綜采工作面末采貫通現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，采用對(duì)比分析、現(xiàn)場(chǎng)觀(guān)測(cè)與工程實(shí)踐相結(jié)合的方法，分析了大采高綜采工作面在末采貫通中存在的問(wèn)題，并從設(shè)備選型、技術(shù)措施和管理等方面提出了解決方法。

大采高綜采工作面；7m采高；工作面末采貫通；大柳塔煤礦

52303綜采工作面是大柳塔煤礦5-2煤層第二個(gè)7m大采高工作面，通過(guò)吸取52304綜采工作面回采經(jīng)驗(yàn)，加大了支架的額定工作阻力，額定工作阻力由16800kN變成18000kN，同時(shí)加大了工作面現(xiàn)場(chǎng)管理力度。但在回采過(guò)程，仍出現(xiàn)過(guò)不同程度的漏矸現(xiàn)象和頂板下沉現(xiàn)象，特別是在距停采線(xiàn)300m處，工作面機(jī)尾出現(xiàn)兩次冒頂。

學(xué)者對(duì)綜采工作面末采貫通問(wèn)題進(jìn)行了大量研究，但基本是關(guān)于快速掛網(wǎng)回撤技術(shù)，以及掛網(wǎng)回撤過(guò)程中的頂板控制[1-4]，研究對(duì)象一般基于5m采高以下的綜采工作面，極少涉及7m大采高工作面。隨著采高向6.0～7.0m發(fā)展，采場(chǎng)煤壁片幫、冒頂、壓架、支架失穩(wěn)發(fā)生率高，而對(duì)于7m大采高工作面末采回撤階段頂板控制難度更大。

為實(shí)現(xiàn)7m大采高工作面安全高效貫通，本文通過(guò)分析大柳塔煤礦52303大采高綜采工作面末采貫通存在的問(wèn)題，找出解決問(wèn)題的關(guān)鍵性技術(shù)措施，為礦井安全高效生產(chǎn)提供技術(shù)保障。

1 52303綜采工作面概況

52303工作面為大柳塔煤礦大柳塔井5-2煤層三盤(pán)區(qū)第二個(gè)工作面，工作面長(zhǎng)301.5m，推進(jìn)長(zhǎng)度4443.3m，煤厚6.6～7.3m，平均6.93m，設(shè)計(jì)采高6.6m，采用一次采全高全部垮落后退式綜合機(jī)械化采煤方法。工作面北側(cè)為52304工作面采空區(qū)，西側(cè)靠近5-2煤層輔運(yùn)大巷，東側(cè)靠近井田邊界。工作面上覆為大柳塔井2-2煤層22305、22306綜采采空區(qū)及喬家岔三不拉煤礦采空區(qū)。地表大部為第四系松散沉積物覆蓋，工作面煤層頂?shù)装鍘r性特征見(jiàn)表1，在三不拉溝等溝谷發(fā)育區(qū)域見(jiàn)基巖出露。上覆基巖厚度為132～245m，切眼與回撤側(cè)基巖較厚，工作面中部溝谷發(fā)育區(qū)域較薄。

工作面配套使用150架ZY 18000/32/70掩護(hù)式液壓支架，支架高度3200～7000mm，寬度2050mm，工作阻力18000kN，控制方式為電液控制，每個(gè)立柱配置兩個(gè)安全閥，安全閥開(kāi)啟值分別為430～450bar(對(duì)應(yīng)的工作阻力16899.6～17685.6kN)。

2 末采前準(zhǔn)備

2.1 工作面末采設(shè)計(jì)

1)基于52304工作面貫通時(shí)發(fā)生支架壓死、工作面大面積冒頂?shù)膹?qiáng)烈礦壓情況，52303工作面回撤通道與回撤輔巷之間凈煤柱寬度由原來(lái)的20m增加至30m。同時(shí)取消了回撤通道的貫通調(diào)節(jié)巷，減小了工作面貫通期間的空頂面積。

2)提前設(shè)計(jì)、施工回撤通道貫通標(biāo)識(shí)孔與注射瑪麗散孔。在安裝垛式支架前施工好通道貫通標(biāo)識(shí)孔與注射瑪麗散孔，同時(shí)把標(biāo)識(shí)孔的PVC管和瑪麗散管下到位，提前預(yù)防貫通期間工作面礦壓異常時(shí)需注射瑪麗散進(jìn)行加固，減少現(xiàn)場(chǎng)處理時(shí)間，為頂板控制贏(yíng)取時(shí)間。

3)距回撤通道混凝土底板2.2m處施工貫通標(biāo)識(shí)孔，孔間距為10m，貫通標(biāo)識(shí)鉆孔采用MYZ-150型全液壓坑道鉆機(jī)施工，鉆頭采用Φ85mm合金鋼鉆頭，成孔直徑 90mm。鉆孔保證水平，且經(jīng)過(guò)二次刷孔，確保成型圓滑，然后將直徑為Φ75mm的PVC管裝入白灰充填在鉆孔內(nèi)，并將PVC管搗實(shí)。共計(jì)施工29個(gè)貫通標(biāo)識(shí)孔。

4)回撤通道正幫施工兩排注瑪麗散孔，排距為1.5m，間距為5m，頂排距頂板0.8m。注馬麗散鉆孔用Φ40mm鉆頭鉆孔，孔深均為16m。共計(jì)施工106個(gè)注射瑪麗散孔。穿管時(shí)16m管和10m管(前面交待均為16m)交錯(cuò)布置，見(jiàn)圖1。

表1 開(kāi)采煤層頂?shù)装鍘r性特征

圖1 回撤通道貫通標(biāo)識(shí)孔及注瑪麗散鉆孔施工圖/mm

5)由于取消了貫通調(diào)節(jié)巷，為確保貫通質(zhì)量，在52303工作面回撤通道要求沿底掘進(jìn)。

6)補(bǔ)強(qiáng)52303通道兩幫的支護(hù)。為了提高頂板的支護(hù)質(zhì)量，按照“護(hù)頂先護(hù)幫”原則，用Φ27×2400mm玻璃鋼錨桿對(duì)回撤通道正幫進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)，頂排錨桿距頂板1.4m，間排距為800mm×1000m?；爻吠ǖ镭?fù)幫較52304回撤通道負(fù)幫加了一條橫向鋼帶，縱向鋼帶由原來(lái)1.5m的排距變成1m的排距。

7)加強(qiáng)了末采段兩工作面巷道頂幫的支護(hù)，尤其是二次采動(dòng)巷道52303回順，52303回順正幫補(bǔ)了3排Φ27mm×2400mm玻璃鋼錨桿和兩排Φ15.24mm×4000mm的錨索，玻璃鋼錨桿間排距為1m，錨索間距為2m，排距為1.5m。頂板上補(bǔ)了5條橫向鋼帶，錨索規(guī)格為Φ22×8000mm；負(fù)幫增加了兩條橫向鋼帶，錨索規(guī)格為Φ22×4000mm?；爻吠ǖ乐ёo(hù)圖見(jiàn)圖2。

8)回撤通道安裝3排18000kN垛式支架，共計(jì)安裝183架垛式支架。

9)距回撤通道300m位置，開(kāi)始對(duì)二次采動(dòng)巷道(52303回順)正負(fù)幫、頂板進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)。

圖2 回撤通道支護(hù)圖(單位：mm)

3 末采期間礦壓規(guī)律

1)距停采線(xiàn)200～100m時(shí)，工作面采高為6.5m，周期來(lái)壓規(guī)律較明顯，總體呈現(xiàn)一次大周期來(lái)壓和一次小周期來(lái)壓的規(guī)律。來(lái)壓步距平均約為15.0m，來(lái)壓持續(xù)步距一般約為6.4m。來(lái)壓區(qū)域基本分布在工作面20#～135#支架范圍，大周期來(lái)壓時(shí)為工作面整體來(lái)壓，小周期來(lái)壓時(shí)為局部來(lái)壓，即分為前半部后半部先后來(lái)壓。來(lái)壓區(qū)域支架工作阻力18000～18448.6kN，安全閥大部分開(kāi)啟，開(kāi)啟率一般在70%左右，支架活柱下縮量累計(jì)達(dá)0.3～0.6m。來(lái)壓時(shí)片幫現(xiàn)象較明顯，片幫深度最大達(dá)到約1.5m，局部小范圍漏冒1.5m以上。

2)圖3為距停采線(xiàn)100m工作面壓力曲面圖，圖3顯示，推進(jìn)至100～50m時(shí)工作面周期來(lái)壓步距不穩(wěn)定，這是由于工作面采高不穩(wěn)定造成的，推進(jìn)至50～0m時(shí)工作面來(lái)壓步距比較穩(wěn)定，主要由于采高保持在5.5m，來(lái)壓步距平均為13.9m，來(lái)壓持續(xù)一般為7.2m。

來(lái)壓區(qū)域基本分布在工作面20#～125#支架，來(lái)壓區(qū)域支架工作阻力16083.5～18841.1kN，安全閥大部分開(kāi)啟，開(kāi)啟率一般在75%左右，支架活柱下縮量累計(jì)達(dá)0.2～0.4m。來(lái)壓時(shí)片幫現(xiàn)象較明顯，片幫深度最大達(dá)到0.8m左右，未出現(xiàn)漏矸現(xiàn)象。

圖3 距停采線(xiàn)100m工作面支架壓力曲面圖

4 末采存在的問(wèn)題

1)采煤機(jī)司機(jī)末采貫通經(jīng)驗(yàn)不足，至回撤通道50m、30m、19m時(shí)，由地測(cè)站對(duì)工作面支架大腳前底板高程與回撤通道底板高程比對(duì)后，采煤機(jī)司機(jī)不重視底板高程對(duì)比數(shù)據(jù)，工作面底板調(diào)整比較晚，推到掛網(wǎng)19m時(shí)工作面38#～51#架處比回撤通道低1.6m。工作面前半部分沒(méi)有及時(shí)抬起來(lái)，沒(méi)有及時(shí)降下去。導(dǎo)致貫通后工作面前半部分整體比通道底200～400mm，后半部分整體比通道高300～600mm，同時(shí)頂板整體比通道頂板高200～600mm。

2)52303回撤通道支護(hù)強(qiáng)度1.72MPa，支護(hù)強(qiáng)度偏弱。導(dǎo)致回撤通道2-5聯(lián)巷頂板下沉400mm左右。如表2所示。

表2 52303回撤通道支護(hù)強(qiáng)度計(jì)算

3)回撤通道負(fù)幫支護(hù)強(qiáng)度偏弱，導(dǎo)致回撤通道負(fù)幫2-3聯(lián)巷鼓幫，凸出300～600mm，幫錨索劃壞29根垛式支架大柱。同時(shí)局部地方鼓幫撕壞了W鋼帶，使鋼帶起不到應(yīng)有的作用。

4)回撤通道掘進(jìn)過(guò)程中沒(méi)有沿底板掘進(jìn)，導(dǎo)致回撤通道底煤過(guò)厚，38～51架達(dá)到1.6m，給末采貫通帶來(lái)很大的困難。

5)沒(méi)有及時(shí)調(diào)整工作面來(lái)壓步距，導(dǎo)致工作面推進(jìn)到距停采線(xiàn)2m位置來(lái)壓，壓力恰好趕至回撤通道，使回撤通道頂板下沉300～500mm，給工作面回撤帶來(lái)了一定困難。

6)回撤通道口呈鍋型口，增加了掛網(wǎng)貫通的難度。要求以后回撤通道口段的底板盡量平直。

7)上柔性網(wǎng)工藝不成熟，拉斷上網(wǎng)鋼絲繩，致使上網(wǎng)影響的時(shí)間較長(zhǎng)。

8)水平標(biāo)識(shí)孔揭露后，煤機(jī)司機(jī)沒(méi)有足夠重視，導(dǎo)致落差大調(diào)整困難。

9)工作面準(zhǔn)備了4個(gè)探底煤錨頭，但實(shí)際探底煤次數(shù)偏少，沒(méi)有起到指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)作用。

10)煤機(jī)司機(jī)調(diào)整工作面底板技能差，擔(dān)心抬臥刀幅度大滾筒撕網(wǎng)。造成70#～130#支架底板比回撤通道總體高400mm左右，45#～50#支架底板比回撤通道底200mm左右，影響了貫通質(zhì)量。

11)每隔10m在回撤通道正幫側(cè)垛架間處放置一個(gè)反光標(biāo)識(shí)桿，高度為3.6m(煤機(jī)滾筒高度3.5m)，部分被片幫煤打倒或砸彎，導(dǎo)致標(biāo)識(shí)不準(zhǔn)確。

12)綜采隊(duì)人員對(duì)掛柔性網(wǎng)流程不熟悉、經(jīng)驗(yàn)不足，掛網(wǎng)過(guò)程中各區(qū)域負(fù)責(zé)人任務(wù)不明確，部分工作程序不清楚，導(dǎo)致上網(wǎng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。

13)對(duì)工作面進(jìn)行了提前掛網(wǎng)，導(dǎo)致網(wǎng)的長(zhǎng)度不夠，最后4m用金屬網(wǎng)替代柔性網(wǎng)，由于金屬網(wǎng)和柔性網(wǎng)搭接長(zhǎng)度不夠，回撤過(guò)程中出現(xiàn)從柔性網(wǎng)和金屬網(wǎng)間撕開(kāi)現(xiàn)象，出現(xiàn)了局部冒頂現(xiàn)象。

5 經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)

5.1 技術(shù)、設(shè)計(jì)方面

1)加強(qiáng)回撤通道掘進(jìn)設(shè)計(jì)及施工管理，確保沿底掘進(jìn)，連采隊(duì)掘進(jìn)回撤通道時(shí)嚴(yán)格沿底掘進(jìn)，拉底時(shí)要放線(xiàn)。針對(duì)局部煤層起伏較大、有構(gòu)造的地段，要適當(dāng)平緩過(guò)渡，并及時(shí)通過(guò)生產(chǎn)辦現(xiàn)場(chǎng)寫(xiě)實(shí)、留檔。在連采隊(duì)掘進(jìn)回撤通道前，技術(shù)組要求嚴(yán)格進(jìn)行技術(shù)交底，施工時(shí)礦生產(chǎn)辦要加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量、技術(shù)監(jiān)管及指導(dǎo)，避免出現(xiàn)掘進(jìn)質(zhì)量事故，為綜采面貫通留下隱患。

2)兩順槽在通道口前后30m要平緩過(guò)渡。回撤通道口順槽段的底板盡量平直，避免回撤通道口下坡又上坡(鍋口型)。

3)在距貫通前30m位置，應(yīng)提前探底煤，并由地測(cè)站測(cè)量工作面底板高程，將數(shù)據(jù)與通道底板、兩順槽底板相比對(duì)，確定工作面底板調(diào)整方案。

4)回撤通道及輔巷間煤柱寬度由20m調(diào)整到30m后，對(duì)通道及輔巷范圍內(nèi)頂板起到了較好的支撐效果，滿(mǎn)足了貫通要求。

5)提高支護(hù)質(zhì)量強(qiáng)度，根據(jù)304工作面、303工作面貫通期間通道兩幫片幫情況，通道支護(hù)強(qiáng)度還需加強(qiáng)，特別是中部段，回撤通道負(fù)幫錨索間排距為0.8m，用Ω型鋼帶替代W鋼帶，幫錨索由規(guī)格為Φ22×6000mm替換規(guī)格為Φ22×4000mm，并配套雙鎖具。各聯(lián)巷口也要進(jìn)一步加強(qiáng)支護(hù)。

6)工作面末采段(200m)要正常組織生產(chǎn)，確保礦壓正常，便于掌握礦壓規(guī)律，為掛網(wǎng)位置的確定提供可靠依據(jù)。

7)加強(qiáng)末采段礦壓規(guī)律統(tǒng)計(jì)，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)正常掛網(wǎng)位置處工作面來(lái)壓情況，根據(jù)預(yù)測(cè)來(lái)壓位置，靈活調(diào)整掛網(wǎng)位置。為滿(mǎn)足掛網(wǎng)位置調(diào)整的要求，要適當(dāng)加長(zhǎng)柔性網(wǎng)寬度(由16m加長(zhǎng)至18m)；若柔性網(wǎng)寬度不足，可在最后階段掛金屬網(wǎng)，且搭接長(zhǎng)度必須大于600mm。

8)認(rèn)真做好礦壓觀(guān)測(cè)，掌握好來(lái)壓步距，根據(jù)工作面壓力情況，靈活調(diào)整掛網(wǎng)位置，確保上網(wǎng)期間工作面沒(méi)有壓力。

5.2 掛網(wǎng)過(guò)程管理

優(yōu)化掛網(wǎng)流程、提高員工操作水平，采取鋼絲繩分段上網(wǎng)方法，盡可能縮短上網(wǎng)時(shí)間。針對(duì)柔性網(wǎng)重量、工作面長(zhǎng)度，通過(guò)工作面兩端頭絞車(chē)，采取多點(diǎn)、順序上網(wǎng)方式，避免一次上網(wǎng)不能滿(mǎn)足網(wǎng)重及網(wǎng)繩纏繞的要求。掛網(wǎng)前，加強(qiáng)員工培訓(xùn)，認(rèn)真學(xué)習(xí)措施及流程，隊(duì)干及技術(shù)員組織員工對(duì)可能出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行梳理并提前制定相應(yīng)的解決辦法。

5.3 貫通質(zhì)量保障措施

1)施工水平標(biāo)識(shí)孔時(shí)，必須放線(xiàn)施工，放慢鉆桿推進(jìn)速度，以防鉆桿偏移設(shè)計(jì)的位置，同時(shí)鉆探隊(duì)安排熟練工人操作，確保鉆眼水平。

2)掛網(wǎng)時(shí)，每?jī)傻短揭淮喂ぷ髅娴酌?，隨時(shí)掌握好工作面頂?shù)酌呵闆r。

3)在剩余30m時(shí)，技術(shù)員要根據(jù)工作面底板調(diào)整方案，督察現(xiàn)場(chǎng)落實(shí)情況，發(fā)現(xiàn)有偏差的要及時(shí)要求煤機(jī)司機(jī)調(diào)整并有跟班隊(duì)干負(fù)責(zé)督辦。

4)通過(guò)當(dāng)班獎(jiǎng)罰及其它有效手段，不斷激勵(lì)煤機(jī)司機(jī)責(zé)任心，不斷提高底刀控制水平。

5)貫通時(shí)，必須安排老司機(jī)進(jìn)行操作，保證工程質(zhì)量。貫通期間嚴(yán)格掌握好抬落刀幅度，每刀抬臥量不得超過(guò)100mm，抬落一刀平一刀，杜絕出現(xiàn)大起大落現(xiàn)象。

5.4 設(shè)備選型方面

52303通道垛架工作阻力為18000kN的支架，工作阻力偏小，建議更換為更大工作阻力的垛架。為20000kN的支架。

5.5 礦壓管理

通過(guò)等壓、加快推進(jìn)速度等方法，在距停采線(xiàn)50m位置及時(shí)調(diào)整工作面來(lái)壓步距，確保工作面16m掛網(wǎng)位置、距停采線(xiàn)2m位置未來(lái)壓，確保工作面正常掛網(wǎng)，確保工作面安全回撤。

6 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)52303大采高綜采工作面末采貫通深入分析、總結(jié)，分析出了末采貫通期間的不足之處，總結(jié)出了末采貫通的寶貴經(jīng)驗(yàn)，為相似條件下工作面的貫通提供了經(jīng)驗(yàn)和參考。

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Discussion about the safe and efficient mining of 7m large mining height through the end of fully-mechanized face

YANG Jin-lou，GAO Deng-yan

(Daliuta Mine，Shendong Coal Group Corporation Limited，Shenhua Group，Shenmu 719315，China)

In order to summarize the experience of 7m large miningheight through the end of fully-mechanized face，this paper is based on the field practice of 52303 large mining height through the end of fully-mechanized face，combining with the use of comparative analysis，field observations and engineering practice，analyzing the issue of through the end of the surface.Finally，in order to provide technical support and accumulate experience for the safe and efficient mine production，we put forward the technical，design，equipment selection，hanging process，knowledge of management and other aspects of the targeted technical measures.

large mining height;the end of mining; through; safety and efficient

2014-06-10

TD823

A

1004-4051(2015)03-00141-05