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        綜采工作面回撤通道安全維護研究

        2018-11-01 05:44:46史黎翔
        山東煤炭科技 2018年10期
        關(guān)鍵詞:煤壁鋼帶型鋼

        史黎翔

        (山西柳林鑫飛毛家莊煤業(yè)有限公司,山西 呂梁 033300)

        由于綜采工作面回撤通道斷面積大,且在后期搬家回撤時間長,在此期間受采動壓力、構(gòu)造應(yīng)力以及上覆巖層自身重力影響,回撤通道頂板壓力加大出現(xiàn)破碎現(xiàn)象,受超前支承壓力影響,工作面煤壁出現(xiàn)嚴重片幫現(xiàn)象,煤壁與頂板之間的三角煤柱無法預留,加大了回撤通道空頂距,威脅著工作面后期搬家回撤施工安全。以山西柳林鑫飛毛家莊煤業(yè)有限公司5207工作面為例,對工作面回撤通道頂板及煤壁采取了合理有效控制維護措施,確保工作面安全高效回撤。

        1 概況

        山西柳林鑫飛毛家莊煤業(yè)有限公司位于柳林縣賈家垣村南側(cè),井田面積5.649 km2,礦井設(shè)計生產(chǎn)能力為1.5 Mt/a。井田主要含煤地層為石炭系上統(tǒng)太原組和二疊系下統(tǒng)山西組,可采4、5、8、10號煤層。5207工作面位于井田西翼,設(shè)計走向長度1700 m,傾向長度180 m。工作面回采煤層為5#煤層,煤層平均厚度3.0 m,5207綜采工作面已接近停采線,正處于工作面回撤通道形成階段。

        5207回撤通道設(shè)計斷面規(guī)格為寬×高=4.0×3.0m,回撤通道長度為180 m,回撤通道傳統(tǒng)支護設(shè)計中,頂板采用錨桿、鋼帶進行維護,工作面煤壁采用單錨桿進行維護。但是由于回撤通道斷面較大,回撤通道形成后持續(xù)時間長,受采動集中壓力、構(gòu)造應(yīng)力等外界作用力影響,回撤通道很可能出現(xiàn)頂板破碎、煤壁片幫現(xiàn)象,通過對5202回撤通道觀察發(fā)現(xiàn),傳統(tǒng)支護設(shè)計對回撤通道頂板及煤壁維護效果相對較差,5202回撤通道頂板變形嚴重,頂板下沉量達0.5 m,煤壁片幫深度達1.1 m,嚴重威脅著工作面后期搬家回撤施工。因此,為提高回撤通道安全穩(wěn)定性,保證搬家回撤工作安全高效開展,必須對5207回撤通道頂板、煤壁采取合理有效的維護措施。

        2 回撤通道維護措施

        2.1 回撤通道頂板維護措施

        對傳統(tǒng)頂板支護進行優(yōu)化,決定采用“JW型鋼帶+錨索+錨索梁”聯(lián)合支護方式對其進行維護。

        (1)5207回撤通道頂板共計施工四排鋼帶,鋼帶長度為4.8 m,每根鋼帶配套5根錨桿,鋼帶排距為1.0 m,鋼帶平行工作面布置,第一根鋼帶距液壓支架前探梁間距為0.8 m,相鄰兩根鋼帶首尾錨桿疊加布置。

        (2)由于5207回撤通道直接頂主要以炭質(zhì)泥巖為主,頂板破碎時普通錨桿支護效果差,會出現(xiàn)錨固失效現(xiàn)象,決定5207回撤通道頂板采用長度為3.0 m、直徑為24 mm左旋無縱筋螺紋鋼錨桿,錨桿間距為1.1 m,每根錨桿配套使用兩支錨固劑,一支礦用快速型MSK23/60,一支礦用超快型MSK23/35。

        (3)頂板鋼帶及錨桿施工完后,在頂板施工兩排單錨索,第一排單錨索施工在第一排與第二排鋼帶之間,第二排錨索施工在第三排與第四排鋼帶之間,錨索采用長度為6.5 m、直徑為21.6 mm預應(yīng)力鋼絞線,錨索間距為3.0 m,每根錨索配套使用三支錨固劑,兩支礦用快速型MSK23/60,一支礦用超快型MSK23/35。

        (4)為了防止工作面在回撤支架期間支架前探梁處頂板出現(xiàn)壓力切割斷裂現(xiàn)象,在前探梁前方0.3 m處施工一排縱向錨索吊棚,吊棚長度為3.5 m,每架錨索吊棚采用三根長度為5.0 m錨索將其與頂板錨固,錨索吊棚與工作面平行布置。

        (5)為提高回撤通道頂板穩(wěn)定性,在回撤通道頂板施工邁步式橫向錨索吊棚,錨索吊棚長度為3.5 m,吊棚垂直工作面布置,錨索吊棚間距為3.0 m,相鄰兩架錨索吊棚成邁步式布置,如圖1所示。

        圖1 5207工作面回撤通道頂板聯(lián)合支護平面示意圖(mm)

        2.2 回撤通道煤壁維護措施

        對5207回撤通道煤壁采取“L型鋼帶+圓鋼托架”進行聯(lián)合維護。

        (1)5207回撤通道煤壁采用的“L”型鋼帶長度為4.2m,短邊長度為1.2m,長邊長度為3.0m,鋼帶上焊制5個圓孔,圓孔孔徑為25mm,間距為0.9m,鋼帶間距為1.5m。

        (2)“L”型鋼帶短邊采用長度為2.0 m左旋無縱筋螺紋鋼錨桿與頂板錨固,頂板與煤壁之間施工一個角錨桿進行固定,鋼帶長邊采用三根錨桿與煤壁進行錨固,每根錨桿配套使用兩支錨固劑,一支礦用快速型MSK23/60,一支礦用超快型MSK23/35。

        (3)為了提高相鄰兩根“L”型鋼帶之間聯(lián)鎖保護作用,鋼帶施工完后在相鄰兩根鋼帶長邊處施工兩根圓鋼托架,圓鋼托架成“×”字型布置;圓鋼托架長度為2.0 m,直徑為30 mm,圓鋼托架兩端各焊制一個直徑為25 mm圓孔,如圖2所示。

        圖2 5207回撤通道煤壁支護平面示意圖(單位:mm)

        3 實際效果

        (1)5207回撤通道頂板采用“JW型鋼帶+錨索+錨索梁”聯(lián)合支護方式后,提高回撤通道頂板整體穩(wěn)定性,減少了頂板破碎、下沉現(xiàn)象,5207回撤通道形成且維護后,在頂板處共計安裝三個頂板離層儀,并安排專人對其進行五周觀察,發(fā)現(xiàn)回撤通道頂板維護后的第一周內(nèi)頂板下沉量為0.12 m,第二周頂板下沉量為0.07 m,第三周至第五周頂板下沉量趨于穩(wěn)定,且在后期工作面搬家回撤過程中,回撤通道頂板未出現(xiàn)破碎現(xiàn)象。

        (2)5207回撤通道煤壁采用L型鋼帶,解決了頂板與煤壁之間三角煤柱難以預留的難題,減小了頂板空頂距,采用圓鋼托架對相鄰兩根鋼帶進行聯(lián)鎖保護,有效避免了煤壁大面積片幫現(xiàn)象。

        (3)5207回撤通道頂板及煤壁采用聯(lián)合支護效果好,取消了單體支柱支護,降低了勞動強度,為工作面后期提供了足夠的設(shè)備搬家回撤空間。

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