王恩澤

(淮滬煤電有限公司丁集煤礦; 安徽 淮南 232142)

丁集煤礦是隸屬于淮河能源控股集團煤業(yè)分公司的大型煤礦，礦井生產(chǎn)能力600萬噸/年，礦井采取立井、集中大巷、分層大巷、分區(qū)通風(fēng)和會和出煤的開采方法。礦井劃分為兩個水平，第一水平標(biāo)高為-826 m，為生產(chǎn)水平，二水平暫未開拓。1232(1)工作面位于西一11-2采區(qū)，南鄰1242(1)工作面(已收作)，北鄰F84逆斷層(H=45m)，距離軌順最近水平距離僅30 m。受到采區(qū)布局影響，工作面形成半“孤島”效應(yīng)，軌順受到F84等多條斷層構(gòu)造應(yīng)力疊加，同時高抽巷下向鉆孔水的影響，巷道圍巖被擾動軟化。多因素作用下，大大弱化了圍巖強度，表現(xiàn)出強烈的底板鼓起、頂板下沉、兩幫位移的特征，造成維護難度大，嚴(yán)重制約了工作面的安全高效回采。本次研究以1232(1)工作面軌順為工程背景，總結(jié)出礦壓治理技術(shù)并實踐應(yīng)用。

1 1232(1)工作面頂板巖性分析

1232(1)軌順采取錨梁網(wǎng)索支護，局部地點在錨梁網(wǎng)索支護下架平頂棚增強支護。巷道凈斷面：凈寬×凈高=5.5 m×3.4 m，凈斷面：18.7m2；受地質(zhì)壓迫變形影響，在滿足巷道內(nèi)局部通風(fēng)量及風(fēng)速要求的前提下，采煤斷面設(shè)計為：凈寬×凈高=3.8 m×2.8 m，凈斷面：10.64m2。1232(1)工作面回采的西11-2采區(qū)煤厚0.3～5.7 m，平均2.7 m，煤層平均傾角10°，賦存穩(wěn)定。煤層頂、底板巖性基本為泥巖，如表1所示。

表1 1232(1)工作面頂?shù)装鍘r性特征表

2 礦壓治理技術(shù)路線及方案

1232(1)工作面在回采前軌順受地壓影響，圍巖變形嚴(yán)重，投入了大量人員進行巷修作業(yè)，對礦井正常生產(chǎn)造成了影響。在此背景下，為減少人員的投入，最大優(yōu)化人力資源，提出了如下治理方案，技術(shù)路線如圖1所示。第一時間形成軌順無極繩打運系統(tǒng)，保證了材料支護的正常供應(yīng)以及材料的回收。軌順原出貨系統(tǒng)從切眼向外分別為一部刮板機和兩部皮帶機，為了保證回采期間巷道動壓影響區(qū)域內(nèi)的斷面治理，提出在刮板機與皮帶機之間另行安裝一部刮板機。原刮板機長度為60 m，新安裝一部刮板機80 m，確保在切眼向外140 m范圍內(nèi)使用刮板機出貨，有利于單體挑棚支護排數(shù)的增加以及挖掘機臥底的效率，起到增強巷道頂板支護強度和保證斷面的目的。大力推進機械化臥底作業(yè)，在兩部刮板機范圍分別安設(shè)一部挖掘機進行臥底，人工緊跟挖掘機后方進行幫部支護，提高了臥底的效率，減少了人員的投入。對不同區(qū)域?qū)嵭胁顒e補強支護方案。對于受斷層影響區(qū)域采取提前注化學(xué)材料進行頂幫加固，對動壓影響區(qū)域，尤其是兩部刮板機區(qū)域，頂部支護采用至少三排鎖棚支護，棚梁下方支設(shè)單體，至少一梁四柱，形成主被動支護形式相結(jié)合，幫部支護采用4.3 m錨索配合Ω鋼帶橫向支護，尤其加強對幫部底角的支護，以控制幫部的位移。

圖1 1232(1)工作面軌順礦壓治理技術(shù)路線圖

3 補強加固技術(shù)

3.1 頂板補強加固方案

頂板支護補強采用主動與被動支護相結(jié)合的方式，特別是動壓影響區(qū)域，支護如圖2所示。沿走向布置三排8.3 m錨索配合4.5 m長11#礦用工字鋼鎖棚對頂板進行支護，然后在工字鋼下方支設(shè)高密集單體。對于斷層影響及離層影響區(qū)域，在鎖棚支護的同時對頂板上方注化學(xué)材料，將頂板有效固結(jié)成一個整體，有利于錨索支護效果的充分發(fā)揮。在軌順采煤幫刷擴作業(yè)時，對于刷擴段進行鎖棚配合單體進行支護，鎖棚距離幫部不超過0.5m，緊跟刷擴迎頭，增添巷道支護排數(shù)，加強支護強度。

圖2 頂板補強加固示意圖

3.2 巷幫補強支護方案

軌順主要用于通風(fēng)、行人，在工作面煤壁前方140 m范圍內(nèi)使用挖掘機臥底、刮板機出貨，必須確保巷道有足夠的寬度以保證正常施工。巷道采煤幫受采動影響、非采煤幫受F84斷層影響，圍巖變形嚴(yán)重，集中體現(xiàn)在巷道肩窩與底角處，易造成幫部中下部形成臺階、底角支護失效，因而對幫部支護的重點在于肩窩和底角處，補強支護如圖3所示。幫部施工三排錨索進行加強支護，采用φ22 mm×4300 mm錨索配合Ω鋼梁施工，第一排距離頂板不超過0.5 m，主要用于對于肩窩位移明顯處進行補強控制；第二排距離底板1.0～1.5 m，第三排距離底板不超過0.5 m，這兩排進行常規(guī)施工，控制中下部及底角圍巖變形。采用Ω鋼梁替換普通W型鋼帶，相比較而言有著更強的抗壓和抗剪切力，進一步強化了對幫部的支護強度。

圖3 幫部補強支護示意圖

3.3 補強加固效果檢驗

通過對軌順補強支護前后一天內(nèi)圍巖變形監(jiān)測數(shù)據(jù)分析如圖4所示。采用“十”字測點法對軌順進行圍巖變形監(jiān)測可以得出：在補強支護前，巷道頂?shù)装寮皫筒课灰泼黠@，在煤壁向外60 m范圍內(nèi)變形量相對較大，頂板最大下沉量達到250 mm，底板鼓起達到500 mm；采用補強支護后，在煤壁向前20 m范圍的圍巖變化相對較大，在20～70 m范圍內(nèi)，圍巖得到了有效的控制，每天底板鼓起量穩(wěn)定在100～200 mm，頂板下沉量基本控制在150 mm左右。在補強支護前，非采煤幫側(cè)位移要遠(yuǎn)大于采煤幫側(cè)，在10 m范圍內(nèi)，受采動影響，采煤幫側(cè)位移量變化相對較大；補強支護后，煤壁向外30m范圍內(nèi)兩幫位移均得到有效控制，30 m范圍向外兩幫位移量基本分別控制在100 mm。

(a) 補強支護前

(b) 補強支護后

4 結(jié)論

實現(xiàn)了1232(1)工作面8刀/天推進度，安全采出煤炭60萬噸，每次退尺支護費用降至2 000元，累計節(jié)約材料費336萬元，實現(xiàn)了安全高效開采，并研究總結(jié)出了高地壓礦井礦壓治理新技術(shù)，該技術(shù)的成功應(yīng)用對類似條件下的巷道礦壓治理具有一定的參考價值。