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        綜采工作面過空巷支護技術應用分析

        2023-03-29 02:40:50費晉華
        西部探礦工程 2023年1期
        關鍵詞:木垛空巷大巷

        費晉華

        (山西焦煤山煤國際長春興煤業(yè)有限公司,山西 大同 037101)

        1 概述

        山西焦煤山煤國際長春興煤業(yè)有限公司22601 綜采工作面位于南盤區(qū)西南部,工作面東部和南部為礦井礦界及中煤金海洋五家溝煤礦,西部為礦井西部礦界及韓家洼煤礦,北部為22602備采工作面。工作面布置于石炭系太原組中下部22#煤層中,22#煤層結構復雜,厚度較穩(wěn)定,工作面煤層平均厚度12m,含3~4 層夾矸。煤層大致走向東西,傾向北。傾角較小,平均-2°。呈一單斜構造。煤層頂底板巖性如表1所示。

        表1 22#煤層頂底板巖性匯總表

        22601 工作面傾向長230m,原設計走向長1414m,采用走向長壁后退式綜合機械化放頂煤開采。為最大限度回收煤炭資源,對22601工作面東翼三角煤炭資源進行回收,相比原設計停采線走向長度延伸447m。

        為回收22601東翼三角煤,需要通過南盤區(qū)三條大巷(空巷),22601綜采工作面與三條大巷呈44°夾角,如圖1所示。為了防止工作面過空巷期間出現頂板破碎、垮落以及片幫現象,通過技術研究,對過空巷期間必須采取合理有效支護技術。

        圖1 601工作面與三條空巷平面布置示意圖

        2 過空巷支護設計

        2.1 南回風大巷二段支護方案

        從601 回風交叉口至602 回風繞道交叉口,共計345m,此段內補強錨索支護,由原來的“2-0-2”支護變更為“2-3-2”錨索支護,采用錨索+槽鋼的方式支護,槽鋼為4.5m 長的16#槽鋼。在斜長75m 范圍內打設木垛加強對頂板的支護,木垛距巷道東幫0.8m,木垛間距10m,在巷道另一幫打設一排木點柱,木點柱距幫0.5m,柱距1.5m,用木楔背實頂板。共需打設550根錨索(?17.8mm×6300mm)、25個木垛,55根木點柱。

        為保證回采過后22602回風繞道通風正常,需要在此三角區(qū)加強頂板支護。加強支護方式為:補強錨索支護與南回風大巷二段一致,在巷道打設木垛的方式,打設兩排木垛,木垛分別距幫0.2m,木垛間距1m。如巷道變形厲害,補充在兩幫砌墻的支護方式。以保證回采后22602回風繞道受采動影響后,巷道不會變形嚴重,滿足通風需求,如圖2所示。

        圖2 601工作面過南回風二段支護示意圖

        2.2 南皮帶大巷二段支護方案

        22601 工作面與南皮帶大巷二段為水平貫通。在南皮帶大巷與22601 工作面交錯的313m 內補強錨索支護,由原來的“2-0-2”支護變更為“2-3-2”錨索支護,采用錨索+槽鋼的方式支護,槽鋼為4m 長的16#槽鋼。在巷道中部打設一排木垛,木垛間距10m,在巷道兩幫分別打設一排木點柱,點柱距幫0.5m,點柱間距1.5m。共需打設480根錨索(錨索長度為4.8m,直徑為17.8mm)、木垛35個,木點柱460根。

        2.3 南輔運大巷二段支護方案

        22601 工作面與南輔運大巷二段為水平貫通,南輔運大巷二段為拱形巷道。

        在南輔運大巷與22601 工作面交錯的315m 內補強錨索支護,由原來的“2-0-2”支護變更為“2-3-2”錨索支護,巷道拱形部分吊鋼梁剎頂,加強支護錨索與起吊錨索共用,原巷道支護錨索為8.3m,現補強錨索9.5m,錨索外露1.5m 用于起吊鋼梁剎頂,巷道中部打設一排木垛,木垛間距10m。共需要打設480 根錨索。11#工字鋼(9m)85根、半圓木(長度為2.5m)1000塊、半圓木(長度為2.0m)500塊。

        2.4 22601工作面機頭硐室及支護方案

        22601 工作面機頭處,為大斷面四巷交叉點,由于該處斷面較大,隨著回采推進,該處壓力將持續(xù)增加,因此需加強支護;在22601 工作面交叉處,在原有支護下,根據頂板實際情況,在可布設錨索點附近,施工組合錨索,并在交叉區(qū)域巷道超寬處補打單體柱對頂板進行支護。原巷道寬5.4m,超寬區(qū)域每超寬1m,補打一排單體柱,單體柱排距1m,柱距1.2m,配鉸接頂梁使用,以保證該區(qū)域安全。

        3 工作面過空巷情況及應用效果

        3.1 工作面過空巷情況

        7月23日在推進至采位1382.8m時,首先在工作面機尾處與南回風大巷二段空巷揭露,隨著工作面向前推進,空巷的暴露點向機頭方向轉移。8月1日夜班在推進至采位1433.8m 時,工作面機尾與南皮帶大巷二段空巷貫通,此時工作面同時揭露2條空巷,南回風大巷二段的揭露點在102-105#支架處。8 月2 日中班在推進至采位1441.8m 時,南回風大巷二段空巷已在工作面頂板上方(約94#-97#支架上方)。8月10日在推進至采位1479m 時,工作面機尾與南輔運大巷二段空巷貫通,此時工作面同時進入三條空巷內,南皮帶大巷二段的揭露點在101-104#支架處,南回風大巷二段空巷在工作面頂板上方預計在71#-74#支架左右。

        9月3日在推進至采位1607m時,工作面機頭推出南回風大巷二段空巷,此時南皮帶大巷二段和南輔運大巷二短的暴露點分別在25-27#支架和56-58#支架。9月12 日在工作面推進至1655m 時,工作面機頭推出南皮帶大巷二段空巷,此時工作面剩余一條空巷,揭露點在29-32#支架。9月24日在工作面推進至1704m時,工作面機頭推出南輔運大巷二段空巷,此時工作面三條空巷全部推出,工作面過空巷結束。

        3.2 實際應用效果

        (1)通過對22601 東翼工作面資源的回收,22601工作面的走向長度較原設計增加了447m,可多回收煤炭資源158.1×104t,增加井巷工程量1950m。

        (2)井巷工程成本8000 元/m,共計1560 萬元。過三條空巷的支護成本及人工費用:錨索費用:169825.5元;木料費用:884746 元;工字鋼:106600 元;用工880人,按320 元/工計算,合計為1442771.5 元。按照現原煤單價630 元/t,多回收的煤炭資源銷售總額99603 萬元,實現收益99603 萬元-1560 萬元-144.3 萬元=97898.7萬元。

        通過過三條空巷,回采22601 東翼工作面三角煤,可實現利潤97898.7萬元。

        4 總結

        (1)工作面在推進過程中,遇頂板周期來壓時,空巷前后的應力比較集中,導致空巷前后支架安全閥頻繁開啟,立柱下降明顯,需提高周期來壓的預測預報及周期來壓時工作面需快速推進,加強工作面支架初撐力的管理。

        (2)關于空巷的支護,需要根據實際情況制定合理的支護方案,既不能過剩也不能太弱。

        (3)過空巷期間鐵器及雜物的管理,加強鐵器源頭治理,工作面采煤機從進入空巷到通過空巷一直有鐵器割出,因此必須安排專人撿出鐵器,禁止鐵器拉出轉載機。同時加強對各轉載點檢查遺漏的廢舊錨桿、托盤、網片等鐵器雜物,發(fā)現雜物及時閉鎖,進行回收。

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