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高地应力大采长综采工作面两巷超前动压区扩修与支护技术研究

2019-07-20戴鹏

魅力中国 2019年7期
关键词:风巷出渣高强

戴鹏

(中国平煤神马集团十一矿,河南 平顶山 467000)

随着综采技术的日益成熟,工作面单产能力已日趋平稳。为了突破现有的工作面单产瓶颈,近年来,许多矿井进行了新的尝试。在原有的开采条件下,增加工作面长度,是提高工作面单产能力的有效方法。发展大采长工作即能够大幅度提高工作面的储量和单产能力,又降低了开掘成本,缓解了采掘接替压力,但是也带来了新的难题和挑战。

随着工作面长度增大,采动影响范围加大,片帮、离层、顶板下沉量明显增大,机、风两巷维护困难,将严重制约工作面生产安全。而传统采长200m以内工作面围岩控制技术已不适用。因此,解决由采面增长带来的一系列问题,是成功发展大采长工作面的关键。

平煤股份十一矿于1979年投产,最初设计年生产能力为60万吨,通过不断发展目前年生产能力已达320万吨。戊9-10-22040综采工作面是十一矿首个采长超过260m的大采长综采工作面。该工作面的顺利回采,将极大缓解十一矿的生产压力。针对首次回采坚硬顶板条件下的大采长工作面,如何解决高地应力条件下的围岩控制,对于工作面实现安全高效回采具有重要意义。

一、工作面概况

戊9-10-22040工作面煤层埋深841.5~884.0m,南部与其相邻的戊9-10-22020采面于2017年2月回采结束。戊9-10-22040工作面于2018年2月23日中班开始初采初放,上部风巷范围内沿走向矿压显现明显,巷道变形大。主要原因为:一是其下部相距170m左右的己组煤层已采动影响所致。二是其相邻的戊9-10-22020老空影响所致。戊9-10-22020老空因煤柱仅有6.0m左右,加剧了风巷动压显现强度。因此,在回采过程中,风巷煤壁线外40m范围内,原有锚网巷道规格由2.6m高×5m宽、断面13m2,严重变形为1.5m高×1.5m宽、断面2.25m2,已不能保证正常的通风断面和行人安全,严重制约采面的正常推进。面对巨大的开帮、拉底量,铺设40T溜子向采面出渣的方式已不适用改工作面。

二、应用技术与效果

根据开掘队伍施工经验,采用在综采工作面超前外段安装P-30型耙斗机配合电滚筒牵引伸缩式小皮带的方式向采面运输机出渣,具体工序为:松动爆破落岩(开帮、卧底)→打高强锚杆、锚索配合钢笆网支护新开巷道顶板→出渣→打高强锚杆配合钢笆网支护新开巷道下帮。

(一)高地应力巷道扩修一次成巷技术

在对巷道扩帮、拉底时,主要是底板岩石难以开动,因此,松动爆破目标主要针对下部1.5m高×6m宽的岩石,而上部煤体在岩石爆破后,会自行垮落。采用YT—28型气腿凿岩机打钻。采用双排眼布置方式,孔径42mm,孔深1.8m。底眼距底板0.2m,间距0.5m,最下帮炮眼距下帮0.2m,共布置11个。顶眼与底眼平行布置,间距0.5m。顶眼呈15°上挑,底眼呈15°下扎,偏差不大于5°,每眼装药440g,使用安全等级不低于三级的煤矿许用炸药,雷管使用毫秒延期电雷管,最后一段延期不得超过130ms。可以根据实际情况减少眼数和药量。

(二)巷道一次支护技术

根据风巷围岩失稳破坏变形特征及应力分布状况,自顶板向上至基本顶,应力损失呈递减趋势并在基本顶处达到稳定;因此,在支护选择上,基本顶稳定岩层向下至顶板自由面依次增强补充应力损失。同时,为抑制直接顶泥岩、砂质泥岩及煤线遇水膨胀特性,减少新开巷道顶板悬顶面积,增加顶板的整体性和稳定性,最终选择高强锚杆、锚索配合钢笆网联合支护形式。

顶锚杆采用φ22×2600mm高强锚杆,间排距为800×800mm;下帮锚杆采用φ22×2600mm高强锚杆,间排距800×800mm;网采用2400mm×1000mm钢笆网,线径φ4mm,孔径40mm×40mm;锚索采用Ф22×6000mm锚索,间排距1400mm×1400mm。

三、结论

在戊9-10-22040综采工作面风巷超前段扩修巷道期间探索出的全新工艺,取得了巷道一次扩修效率高、职工劳动强度小、支护强度大的效果。在十一矿尚属首次,该工艺的成功推行,将大幅提高高地应力大采长综采工作面风巷超前外巷道扩修工作的效率,并为十一矿乃至整个平煤集团高地应力条件下综采工作面两巷超前的扩修工作,提供宝贵经验和技术支撑。

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