综采工作面过陷落柱顶板控制技术应用_王建中.pdf

煤矿现代化2020 年第 5 期总第 158 期 0引言 由于陷落柱破坏了煤体稳定性及围岩力学性质， 综采工作面过陷落柱时经常出现煤壁片帮、 顶板破碎 等现象， 存在很多技术难题， 主要表现在以下几方面 顶板破碎维护难度大、 支架支护效果差、 工作面推进 速度慢端面空顶距大等； 在过陷落柱过程中若对顶板 不采取合理有效的控制措施， 不仅降低了支架支护效 果， 加大了工作面机械设备损坏率， 降低工作面回采 效率， 而且很容易发生顶板冒落事故， 威胁工作面安 全高效生产。本文以申家庄煤矿 N11503 工作面为 例， 对工作面过 X4 陷落柱时主要存在技术难题进行 分析， 提出了合理有效顶板控制措施， 并对应用效果 进行分析总结。 1概述 山西高平科兴申家庄煤业有限公司 N11503 综 采工作面井下相对位于主水平北一采区东北部， 往北 为 N11505 备用面 （在掘） ， 往南为 N11501 设计工作 面 （未掘 ） ， 往西为主水平回风大巷、 胶带大巷、 轨道大 巷， 往东为保安煤柱。 N11503 综采工作面走向长度为 880m， 倾向长度 为 150m，工作面回采煤层为 15 煤层， 15 号煤层全 区稳定， 结构简单～较简单， 为稳定的全区可采煤层。 位于太原组一段顶部， K2 灰岩之下，平均厚度为 4.04m，平均倾角为 4，煤厚变异系数值（γ ） 为 18％，全区稳定可采。其煤层结构简单～较简单， 含 0～2 层矸石， 矸石成分多为炭质泥岩或灰黑色泥岩。 15 煤层无伪顶，基本顶主要以炭质泥岩为主， 平均厚度为 4.2m， 基本顶主要以石灰岩为主， 平均厚 度为 7.8m， 工作面采用综合机械化回采工艺， 截止目 前工作面已回采 400m。 2X4 陷落柱参数及回采期间存在技术难题 综采工作面过陷落柱顶板控制技术应用 王 建 中 （山西高平科兴申家庄煤业有限公司 ， 山西 晋城048400 ） 摘要 针对 N11503 工作面过 X4 陷落柱时， 顶板出现破碎、 冒落， 煤壁片帮现象， 导致工作面回采 速度慢、 液压支架支护效果差等技术难题， 山西高平科兴申家庄煤业有限公司通过技术研究， 合理 分析了工作面过陷落柱时主要存在的技术难题， 并根据实际生产情况， 过陷落柱前对顶板提出注浆 加固技术， 过陷落柱时对顶板提出撞楔超前支护以及恒阻锚索吊棚等支护技术， 通过实际应用效果 观察， 过陷落柱时顶板未出现冒落现象， 顶板下沉量控制在 0.12m 以下， 支架初撑力、 工作阻力提高 至 89以上。 关键词 综采工作面 ； 陷落柱 ； 顶板控制 ； 注浆加固 ； 超前支护 ； 锚索吊棚 中图分类号 TD823文献标识码 A文章编号 1009- 0797 （2020 ） 05- 0106- 03 Application of roof control technology over subsidence pillar in fully mechanized mining face Wang Jianzhong （Shanxi GaopingKexingShenjiazhuangCoal IndustryCo., Ltd. ，Jincheng 048400 ，China ） Abstract When the N11503 working face passes the X4 collapse column, the top plate appears broken and falling, and the coal wall is lumpy, which leads to the technical problems of slowrecovery of the working face and poor support of the hydraulic support. Shanxi Gaoping Kexing Shenjiazhuang Coal Through technical research, the company has reasonably analyzed the technical problems that existed when the working face passed the collapse column. According to the actual production situation, the grouting reinforcement technology was applied to the roof before the collapse of the column, and the wedge was advanced to the roof when the column collapsed. Supporting technology such as support and constant- resistance anchor cable shed, through the actual application effect observation, the roof does not appear to fall when the column collapses, the roofsubsidence is controlled below0.12m, the initial support force and workingresistance ofthe bracket are increased to 89. the above. Key words fullymechanized miningface ; collapse column; roofcontrol ; groutingreinforcement ; advanced support ; anchor cable hanging 106 ChaoXing 煤矿现代化2020 年第 5 期总第 158 期 2.1X4 陷落柱参数 根据申家庄煤矿地测科提供资料显示， N11503 工作面回采至 507m 处揭露一条陷落柱， 陷落柱位于 工作面 67- 52 支架前方煤壁， 陷落柱成椭圆状， 短 轴长度为 23m （倾向） ， 长轴长为 45m （走向） ， 通过对 陷落柱钻孔探测发现， 陷落柱腔体内填充物主要为不 规则碎状泥岩及砂岩， 岩体胶结稳定性差， 陷落柱贯 穿整个煤层。 2.2过陷落柱主要存在的技术难题 1 ）工作面在回采期间由于顶板陷落柱破碎严 重， 且与液压支架顶梁接触不紧密， 过陷落柱时支架 顶梁与陷落柱处顶板无法进行有效支护， 导致液压支 架对顶板支撑力达不到标准， 很容易造成液压支架顶 梁损坏及顶板垮落事故。 2 ）由于陷落柱内填充岩体硬度低且粘接性差,工 作面在过陷落柱期时， 若不能采取有效措施对陷落柱 顶板进行支护， 强行带压擦顶通过， 会导致液压支架 顶梁以及采煤机及其它设备损坏严重， 甚至会发生因 支护不到位造成顶板顶板整体垮落事故。 3 ） 受陷落柱影响，造成与陷落柱胶结处煤体稳 定性极差， 煤体剪切破坏严重， 导致距陷落柱 10m 范 围内煤体严重， 工作面回采时出现出现大面积片帮现 象， 如果不能在工作面通过陷落柱前采取有效的加固 措施， 很可能造成工作面无法推进。 3过陷落柱顶板控制技术 为了保证 N11503 工作面安全顺利过 X4 陷落 柱， 通过研究决定， 在过陷落柱前通过注浆技术对煤 体进行加固， 过陷落柱期间采用 “撞楔超前支护 恒 阻锚索吊棚” 联合措施对顶板进行维护。 3.1过陷落柱前煤体维护措施 1 ） 在 N11503 工作面回采至 497m（距陷落柱 10m ） 处， 施工人员在 70- 50 支架前方煤壁施工一 排间距为 5m、 深度为 1.0m 的注浆钻孔， 注浆钻孔的 施工位置距工作面顶板间距为 2.0m处，且钻孔角度 为 10仰角， 共计施工 5 个， 如图 1 所示。 图 1N11503 工作面过 X4 陷落柱顶板联合支护剖面示意图 2 ） 当全部注浆钻孔施工完毕后，工作人员采用 高压注浆泵分别对各钻孔进行马丽散注浆， 待顶煤稳 定后再带压擦顶移架。 3 ） 在第一排注浆钻孔马丽散全部凝固后 （2h 后 ） ，采煤机开始割煤，待采煤机回采 5m 后停止割 煤， 施工人员在割完的煤壁前施工第二排注浆钻孔。 第二排注浆钻孔参数与第一排相同。 为了确保工 作面完全顺利通过陷落柱，工作面煤壁共施工 10 排 注浆钻孔。 3.2过陷落柱期间顶板维护措施 3.2.1撞楔超前支护施工 1 ） 当工作面揭露断层后在工作面设计顶板位置 施工一排支护钻孔， 支护钻孔的间距为 2m、 深度为 4.0m， 支护钻孔的钻径设计为 40mm， 支护钻孔同样 施工在 70- 50 支架前方煤壁上， 共计施工钻孔 15 个。 2 ）当全部支护钻孔施工完毕后，在每个钻孔内 依次填充加长树脂锚杆与锚固剂，树脂锚杆长度为 4.0m， 直径为 30mm， 并手持式钻机进行锚固， 锚杆锚 固后必须保证锚杆与煤壁垂直。 3 ）第一排超前支护完成后， 采煤机开始割煤， 单 刀割煤深度控制在 0.5m 以下，采煤每割煤长度达 50m后及时进行推移刮板输送机及支架， 移架时必须 保证支架带压擦顶移架。 4 ）当工作面推进 3.5m 后施工第二排超前支护 钻孔，相邻两排支护孔叠加交错布置，叠加距离为 0.5m。 3.2.2锚索吊棚施工 为了进一步提高过陷落柱期间顶板稳定性， 决定 对陷落柱处顶板施工迈步式恒阻锚索吊棚。 1 ） 恒阻锚索吊棚主要由一根 11 工字钢梁以及 两根恒阻锚索组成， 工字钢梁长度为 3.5m， 钢梁上焊 制两个直径为 30mm 锚索穿孔， 孔间距为 1.8m； 恒阻 锚索长度为 5.0m， 直径为 21.6mm。 2 ） 当工作面揭露陷落柱后开始对顶板施工锚索 吊棚， 锚索吊棚与煤壁平行布置， 每排布置 10 架恒阻 锚索吊棚， 锚索吊棚排距为 1.5m， 且相邻两排吊棚迈 步式布置。 4应用效果分析 截止 2019 年 4 月 22 日， N11503 工作面已完全 过 X4 陷落柱， 过陷落柱期间共计用时 9d， 平均回采 速度为 5.5m/d； 通过对陷落柱处破碎顶板采取联合控 制措施后，在过陷落柱期间未发生顶板冒落现象， 顶 107 ChaoXing 板下沉量控制在 0.12m 以下， 支架初撑力、 工作阻力 提高至 89以上， 大大提高了支架支护效果， 保证了 工作面安全高效回采。 参考文献 [1] 索增山. 综采工作面安全快速高效过陷落柱技术实践分 析[J].当代化工研究， 209 （09） 40- 41 [2] 任文永.椭圆形陷落柱对综采工作面推进的影响[J].煤矿 安全， 2019 （08） 217- 220 [3] 任增浩. 马兰矿 12513 综采工作面过陷落柱方法探究[J]. 水力采煤与管道运输， 2019 （01） 88- 89 [4] 王涛.王庄煤矿综采工作面过陷落柱技术[J].矿业工程研 究.2018 （04） 7- 11 [5] 郝文琦. 综采工作面过陷落柱安全回采技术措施研究[J]. 山东煤炭科技.2018 （07） 7- 811 作者简介 王建中 （1979-） ， 男， 山西高平神农人， 2017 年 6 月毕业 于中国矿业大学矿业工程专业， 工程硕士， 工程师， 现就职于 山西高平科兴申家庄煤业有限公司， 从事煤矿安全生产管理 工作。 （收稿日期 2019- 11- 1） 晶鑫煤业 3218 综采工作面粉尘防治技术研究与应用 王 晋 波 （山西阳城阳泰集团晶鑫煤业股份有限公司 ，山西 晋城 048100 ） 摘要 为有效治理 3218 工作面回采期间的粉尘， 采用理论分析的方式具体进行喷雾洒水系统的机 理进行分析， 确定工作面采用高压喷雾洒水系统进行防尘， 基于工作面具体特征， 进行采煤机身喷雾 除尘系统、 滚筒喷雾除尘系统和液压支架喷雾除尘系统设计， 确定喷雾水压为 6～7MPa， 采煤机身喷嘴 间距 500mm， 喷角 35， 采煤机滚筒采用三级水幕， 并在每台液压支架上安设喷嘴； 在工作面采用喷 雾洒水系统前后分别进行粉尘浓度测试， 以验证喷雾洒水系统效果。结果表明 3218 工作面采用高压 喷雾洒水系统后， 降尘率达到 65.4， 降尘效果显著， 优化了工作面回采作业环境。 关键词 粉尘浓度； 喷雾系统； 降尘措施； 效果分析 中图分类号 TD714文献标志码 A文章编号 1009- 0797 （2020 ） 05- 0108- 03 Research and Application ofFlour Dust Control Technologyin Jingxin Coal Industry 3218 Comprehensive MiningWork WANG Jinbo （Shanxi YangchengYangtai Group Jingxin Coal IndustryCo. LTD ， Jincheng 048100 ， China ） Abstract In order to effectively control the dust during the recovery of the 3218 working face, the mechanism of the spray sprinkler system was analyzed using theoretical analysis, and the working face was determined to be dust- proof by the high- pressure spray sprinkler system. Based on the specific characteristics of the working face, the coal body spray was sprayed. Design of dust removal system, drum spray dust removal system and hydraulic support spray dust removal system, confirm the spray water pressure is 6 ～ 7MPa, the distance between the nozzles of the coal mining fuselage is 500mm, the spray angle is 35 , the shearer drum adopts a three- stage water curtain, and Nozzles are installed on the hydraulic support of the plat; the dust concentration test is pered before and after the spray sprinkler system is used on the working face to verify the effect of the spray sprinkler system. The results show that the high- pressure spray sprinkler system of the 3218 workingface has a dust reduction rate of65.4. The dust- reducingeffect is remarkable, and the workingenvironment ofthe miningface is optimized. Key words Dust concentration ; spraysystem; dust reduction measures ; effect analysis 1工程概况 山西阳城阳泰集团晶鑫煤业 3218 工作面井下 位于井田西南部， 北面为工作面煤体， 南面为矿界 保安煤柱，东面为 3216 工作面，西面为 3220 工作 面， 工作面倾斜长度为 131m， 走向长度 749m，开采 3 煤层平均厚度为 5.65m， 煤层结构简单， 一般含 0～2 层矸石， 矸石厚 0.07～0.55m， 矸石为粉砂质泥 岩或泥岩矸石， 呈细条带状结构。煤层直接顶为平 均厚度 8.02m 细砂岩， 基本顶为平均厚度为 27.81m 的粗砂岩， 直接底为泥岩， 直接底平均厚度 2.36m。 工作面采用综采放顶煤采煤方法， 采煤机割煤高度 煤矿现代化2020 年第 5 期总第 158 期 108 ChaoXing