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综采工作面冒漏机理及安全支护技术

2023-01-26崔鹏程

机械管理开发 2022年11期
关键词:网片煤柱锚索

崔鹏程

(晋能控股煤业集团泰山隆安煤矿,山西 忻州 036603)

1 8205工作面概述

晋能控股煤业集团泰山隆安煤矿8205 工作面位于井田二采区,8205 工作面进风顺槽设计长度637 m,宽度5 m,高度3.5 m,坡度-9°~+1°;回风顺槽设计长度632 m,宽度5 m,高度3.5 m,坡度-8°~-3°;切眼设计长度240 m,宽度8.6 m,高度3.5 m,坡度-2°~+2°。

8205 工作面回采煤层为8 号煤层,煤层厚度3.7~5.2 m,平均4.4 m,煤层为黑色,半亮型,条带状结构,层状构造,断口呈贝壳状,沥青光泽。受到沉积环境影响,煤层结构简单,含2~3 层夹矸,夹矸总厚度0.3 m,伪顶为黑色泥岩,块状构造,薄层状构造,厚度0~0.4 m,如表1 所示。

表1 8205 工作面回采的8 号煤层顶底板岩性

根据地测科提供的地质资料显示,8205 综采工作面运输顺槽掘进期间距8205 主回撤通道西帮33.3 m 处揭露一条F85 正断层,走向169°,倾向259°,倾角27°,落差1.9 m;8205 主副回撤通道南部联巷处揭露一条F99 正断层,走向339°,倾向249°,倾角45°,落差3.2 m。根据上述两条断层参数初步分析推测,两条断层延伸方向基本一致,截至目前8205 工作面机头距回撤通道剩余9.5m,机尾距回撤通道剩余6m,工作面73~80 号、93~102 号架处片帮严重,70~85 号架冒落高度5~8 m,93~110 架冒落高度8~10 m[1-2]。

2 8205工作面冒漏原因分析

1)断层影响:8205 进风顺槽掘进至255 m 处揭露一条F85 正断层,走向169°,倾向259°,倾角27°,落差1.9 m;3 号联巷从辅回撤通道开口向西6 m 处揭露一条F99 正断层,走向339°,倾向249°,倾角45°,落差3.2 m;8203 回风顺槽掘进期间260 m 处揭露一条F40 正断层,之后根据F85 断层情况,统一为F85 断层,根据地测防治水科提供8205 回采工作面12 月份地质预报书,推测两条断层可能为一条断层。在回采过程中从机头延伸至125 号支架处,长度约217 m。

2)采空区影响:8205 工作面东部、南部为整合重组前小煤窑采空区,西部为8202 工作面采空区(2020年8 月回采完毕),北部为8203 工作面(未回采),8205 辅回撤通道距东部采空区煤柱20 m,8205 回风顺槽距南部采空区煤柱31 m,8205 切眼距西部8202采空区煤柱20 m。受采空区不同方向支承压力及采空区残余应力双重影响,压力显现明显。

3)工艺影响:8205 工作面为末采挂网阶段,距主回撤通道12.8 m 上聚酯纤维网,网片规格为长246 m、宽14 m,采煤机在割煤过程中,前滚筒割煤收护帮时,需连续收回5 架护帮板,将网片用绞盘收回,才能保证滚筒不割网片,导致不能及时护帮,煤壁片帮;后滚筒通过后至少滞后5 架,将网片放下,才能移架,导致不能及时移架,空顶面积增加。

3 过断层区联合支护技术

3.1 注浆加固施工(见下页图1)

图1 8205 工作面冒漏区注浆施工剖面示意图(单位:mm)

1)工作面侧注浆加固孔施工在工作面在8205 工作面70~120 号架处漏顶区域进行充填。从工作面机尾向机头进行充填,在顶板上方布置钻孔,需要注浆充填区域为65 m,顶板钻孔设计20 个,注浆孔深度为5.0 m、直径为45 mm,钻孔施工在距工作面煤壁上,且距顶板距离为1.0 m,钻孔以60°仰角布置。

2)主回撤通道侧注浆钻孔施工在采空区侧巷帮与顶板肩角处,注浆孔与顶板布置仰角为45°,钻孔深度为5.0 m、直径为45 mm,钻孔布置间距为3.0 m。

3)注浆钻孔施工完后,采用专用注浆泵依次对钻孔进行注浆加固,注浆液采用安密尔充填材料,注浆压力为4.5 MPa,单孔注浆量为80 kg。

4)注浆前必须把支架升紧,护帮板打开,紧贴煤壁,保证初撑力后,把支架操作手把打到零位,并合上限位装置。同时把采煤机前后10 m 范围内的浮煤和支架前的大块煤清理干净,保证人员进出畅通,并将刮板运输机拉空。

5)注浆时严禁人员操作相邻支架,并将相邻前后10 架支架的限位装置全部合上,以防人员误碰、误操作;只准作业人员进入作业,其他无关人员严禁进入;运送注浆料的人员行走要踩稳,以防滑倒或摔倒受伤。

3.2 施工帮锚索及W 型钢带

1)帮锚索施工在主回撤通道采空区侧巷帮上,帮锚索长度为6.0 m、直径为17.8 mm,共计施工两排,第一排施工在距顶板1.0 m 处巷帮上,第二排施工在距顶板2.5 m 处巷帮上。

2)锚索钻孔布置间距为1.5 m,第一排锚索钻孔以60°仰角布置,第二排锚索钻孔以50°仰角布置,相邻两排锚索钻孔成迈步式布置;锚索钻孔施工完后依次对钻孔内搅拌注入锚索。

3)帮锚索施工完后,对同一排相邻三根锚索外露端安装一根长度为一根长度为3.5 m、宽度为0.25 m“W”型钢带,并采用螺母进行预紧。

3.3 其他安全措施

1)综采采煤机走至机尾,防止大块矸石掉落被采煤机卡住;保证胶带机正常运行,能够及时拉出堆积矸石,防止刮板运输机被矸石压死。

2)工作面漏顶区域使用4.5 m 的单体柱和道木将网片顶平,将网片尽量顶至煤帮,每两架之间顶一根单体柱和道木,使用风筒布或料布将柔性网遮住对顶板漏顶区域进行充填,防止充填料跑漏。

3)工作面充填完漏顶区域,具备施工钻孔条件时,使用探水钻机施工直径153 mm 的钻孔,然后穿11号矿用工字钢。另行编制施工安全技术措施。

4)在回撤通道内回采侧打锚索,分两段打锚索形成锁口先从顶板比较稳定的地方开始,逐步向漏顶区域锁口,维护住煤柱上方的顶板[3-5]。

4 结语

8205 综采工作面2020 年9 月开始回采,截至2021 年2 月21 日累计推采398 m,回采煤量69 万t。因漏顶原因,决定通过主回撤通道利用辅回撤通道回撤,主辅回撤通道煤柱为18 m,可回采煤量增加约3万t。截至2021 年5 月11 日8205 工作面已与主回撤通道贯通,工作面漏顶区域已顺利通过,通过对冒漏区采取联合支护技术后,工作面后期推进过程中未发生大面积冒漏现象,顶板冒漏高度控制在1.5 m 以下,保证了工作面安全顺槽过冒漏区,取得了显著应用成效。

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