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        聯(lián)合支護(hù)技術(shù)在綜采工作面過斷層破碎帶中應(yīng)用實踐

        2018-12-05 09:10:56崔海勝
        山東煤炭科技 2018年6期
        關(guān)鍵詞:端面錨索斷層

        崔海勝

        (西山煤電集團(tuán)馬蘭礦,山西 古交 030205)

        綜采工作面回采期間經(jīng)常遇斷層、陷落柱等地質(zhì)構(gòu)造,在構(gòu)造應(yīng)力、圍巖應(yīng)力、超前支撐壓力等作用下,工作面頂板會出現(xiàn)破碎、局部冒頂現(xiàn)象,特別是在工作面端面空頂處尤為嚴(yán)重,威脅著工作面安全高效回采。所以,綜采工作面過斷層破碎帶時必須采取合理有效的支護(hù)措施,提高破碎頂板穩(wěn)定性。本文以西山煤電集團(tuán)馬蘭礦28301工作面為研究對象,提出了工作面過斷層破碎帶時采取“撞楔超前支護(hù)+錨索梁棚”進(jìn)行聯(lián)合支護(hù),保證了工作面安全穩(wěn)定回采。

        1 概況

        馬蘭礦28301工作面位于北三盤區(qū),工作面走向長度1215m,傾向長度178m,回采煤層為8#煤層,平均厚度4.0m,屬石炭二疊紀(jì)煤層,煤層結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定。工作面直接頂主要以泥巖為主,平均厚度3.8m,基本頂主要以砂巖為主,平均厚度7.4m。28301工作面采用綜合機(jī)械化回采工藝,工作面共穩(wěn)裝液壓支架(ZFG13000/27.5/42)105架,采煤機(jī)(MG650/1630-WD)1臺,裝刮板輸送機(jī)(SGZ1000/2×855)及轉(zhuǎn)載機(jī)(SZZ1200/525)各1部,截至目前28301工作面已回采720m。

        根據(jù)馬蘭礦地測科提供資料顯示,28301工作面回采至760m處將揭露一條正斷層F9,斷層落差為1.7m,傾角為55°,工作面初步設(shè)計中采用強(qiáng)行帶壓擦頂過F9斷層。由于受構(gòu)造應(yīng)力影響,預(yù)計工作面回采至740m處將進(jìn)入斷層破碎區(qū)域,影響工作面走向長度達(dá)40m,工作面在斷層破碎區(qū)域時頂板壓力大,特別是在超前支撐壓力作用下煤壁有可能出現(xiàn)大面積片幫,端面空頂處頂板破碎嚴(yán)重會發(fā)生局部冒頂現(xiàn)象,不僅加大了工作面回采難度,而且很容易發(fā)生安全事故。所以,為確保綜采工作面安全回采,工作面在過斷層破碎帶區(qū)域時必須采取合理有效的支護(hù)措施。

        2 原支護(hù)工藝及問題分析

        2.1 原支護(hù)工藝

        初步設(shè)計中,28301工作面過F9斷層時對破碎頂板施工單錨桿進(jìn)行維護(hù),工作面割煤后及時對端面空頂處施工單錨桿,錨桿間距為1.0m,錨桿采用長度為2.0m左旋無縱筋螺紋鋼錨桿,錨桿下方安裝長度為0.45m小鋼帶,鋼帶與工作面平行布置。頂板錨桿支護(hù)施工完后及時帶壓擦頂移架。

        2.2 存在問題分析

        (1)28301工作面過斷層帶期間,工作面煤壁在構(gòu)造應(yīng)力、采動壓力以及超前支撐壓力的影響下極易出現(xiàn)大面積片幫現(xiàn)象,造成工作面割煤、移架后端面空頂距大于1.0m,此時空頂處頂板在外力的作用下更加破碎,隨著深部巖層斷裂,形成集中泄壓區(qū),頂板巖層破碎深度可達(dá)3.0m,而初步設(shè)計頂板采用長度為2.0m錨桿進(jìn)行支護(hù),錨桿錨固端處于破碎巖石層內(nèi),錨固效果差,錨桿出現(xiàn)失效現(xiàn)象。

        (2)單一的錨桿支護(hù)對整體巖層支護(hù)效果相對明顯,而對于破碎巖石層支護(hù)效果差;工作面每隔1.0m施工一根錨桿,工序繁瑣,作業(yè)人員在無支護(hù)保護(hù)下施工,安全隱患大。

        (3)在端面空頂處頂板施工支護(hù)后,隨著工作面推移,工作面頂板始終處于破碎狀態(tài),頂板壓力會向工作面煤壁上方移動,采用單一的錨桿支護(hù)無法對工作面前方頂板壓力進(jìn)行超前控制。

        3 聯(lián)合支護(hù)技術(shù)在斷層破碎帶中應(yīng)用

        3.1 撞楔超前支護(hù)

        28301工作面撞楔超前支護(hù),在工作面頂板與煤壁處施工一排超前支護(hù)鉆孔,在鉆孔內(nèi)安裝超長支護(hù)材料并用錨桿錨固,工作面割煤后支架頂梁帶壓頂住超前支護(hù)材料進(jìn)行移架,從而達(dá)到對工作面前方頂板超前支護(hù)的目的。

        (1)超前支護(hù)鉆孔采用Y28型鉆機(jī)施工,鉆孔直徑為32mm,鉆孔深度為3.0m,鉆孔間距為1.5m,鉆孔施工在工作面頂板位置且垂直煤壁布置。

        (2)鉆孔施工完后,在鉆孔內(nèi)依次填裝錨固劑及超長支護(hù)錨桿,支護(hù)錨桿采用長度為3.5m,直徑為25mm的螺紋鋼錨桿,每根錨桿配套三支錨固劑(一支MSK23/35型,兩支MSKC23/60型)。采用手持式鉆機(jī)對每一根加長錨桿進(jìn)行錨固。

        (3)撞楔超前支護(hù)施工完后,繼續(xù)采煤機(jī)割煤,割煤深度為0.5m,割煤后液壓支架帶壓擦頂進(jìn)行移架;當(dāng)工作面割煤2m后施工第二排撞楔超前支護(hù),相鄰兩排撞楔超前支護(hù)交錯布置。如圖1所示。

        3.2 錨索棚梁支護(hù)

        錨索梁棚支護(hù)主要利用加長錨索及鋼梁相互配合,對破碎頂板進(jìn)行維護(hù),從而得到降低破碎頂板局部冒頂,提高破碎巖體穩(wěn)定性目的。

        (1)28301工作面每架錨索梁棚主要由一根長度為2.5m工字鋼梁和兩根長度為8.3m,直徑為21.6mm加長錨索組成,如圖1所示。

        (2)首先在工作面破碎頂板處施工錨索鉆孔,鉆孔深度為8.0m,鉆孔施工完后在孔內(nèi)分別填裝錨固劑并對錨索進(jìn)行錨固,錨索外露長度控制在0.5m。同一根鋼梁兩根錨索間距為1.8m。

        (3)錨索錨固后在其下方安裝工字鋼梁,鋼梁平行工作面布置,相鄰兩根鋼梁間距為1.0m。

        (4)第一排錨索棚梁施工完后繼續(xù)割煤,割煤長度達(dá)1.0m后施工第二排錨索棚梁,第二排錨索棚梁與第一排施工工藝相同,間距為1.0m,且錯位式布置,如圖1所示,依次類推直至整個工作面過斷層破碎帶。

        圖1 28301工作面斷層破碎區(qū)域聯(lián)合支護(hù)施工平面圖

        4 應(yīng)用效果

        馬蘭礦對綜采工作面過斷層破碎帶時傳統(tǒng)錨桿支護(hù)存在的不足進(jìn)行合理分析,提出了“撞楔超前支護(hù)+錨索梁棚”的聯(lián)合支護(hù)方案。實踐證明,28301工作面過斷層破碎帶期間采用聯(lián)合支護(hù)技術(shù)后,頂板未出現(xiàn)局部冒頂及垮落事故,提高了工作面回采效率,保證了工作面回采安全,取得了顯著成效。

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