综放工艺在“孤岛”工作面中的.doc

综放工艺在“孤岛”工作面中的 应 用 （徐州矿务集团公司权台煤矿 江苏 徐州 221153） ［摘要］介绍了综放工艺在“孤岛”工作面中的成功应用。采用锚杆锚索联合支护工作面两道、在工作面巷道两帮增打锚索，有效地减少了工作面两道顶底板及两帮的移近量，确保了工作面回采期间通风、行人断面，为工作面稳产高产打下了坚实的基础，为今后类似工作面的回采提供了一个成功典范。 ［关键词］综放工艺；锚杆锚索联合支护；支护密度；三软；孤岛 1、概况 34223工作面位于权台煤矿东二采区，－800水平，巷道埋深为－740～－810m，属二叠系下石盒子组3煤，煤层及顶底板强度均较低，属“三软”煤层，该面上部为34225工作面，已回采结束，下部为34221工作面，该面上分层已回采结束，下分层尚未回采，北为白集矿采空区，南到联络巷，属于典型“孤岛”工作面。 2、问题的提出 工作面示意图 由于34223工作面为孤岛工作面，为确保该工作面的安全回采，需解决以下几个问题①采取什么采煤方法进行回采；②两道掘进采取什么支护方式；③工作面采用什么支架进行支护；④如何解决由于巷道变形引起的供风不足现象；⑤如何解决工作面涌水问题。 3、问题的解决 3.1回采方法的确定 鉴于我矿3煤平均煤厚4.5m，地质条件较为复杂，地压大，倾角大，且为“三软”煤层，由于对此类条件煤层采用分层炮采、高档普采，其效果都不甚理想，存在单产工效低、材料消耗大、效率差、煤炭回收率低及安全性差等问题。通过近年综放开采的成功采用，决定在该面采用综放工艺进行回采。 3.2巷道支护方式及参数确定 3.2.1支护参数的确定 采用综放回采需要有大断面的巷道，然而由于矿压大，采用传统的架棚支护，往往是边掘进边卧底，边改棚边安装，回采过程中由于超前应力大，巷道往往只能保持规程规定的最低要求，巷道变形严重时，人员进出工作面有时需要爬行，严重时迫使工作面停产修护，改棚卧底，结合该矿在北翼34118、35120工作面采用锚杆、锚索联合支护方式的成功经验，经研究决定对34223工作面两道掘进采用锚杆锚索联合支护方式进行支护。 3.2.2两道断面布置及支护参数 34223工作面两道断面均为斜梯形，溜子道净宽4.5m，净高2.7m，净断面积12.15m2。材料道净宽4.0 m，净高2.7 m；净断面积10.08 m2。联络巷净宽3.0 m，净高2.5 m，净断面积7.5 m2。切眼净宽 3.2 m，净高2.4m；切眼刷宽后净宽6.4m，净高2.4m，净断面积15.36 m2。 34223工作面所有巷道均采用锚杆锚索联合支护，顶、帮锚杆间排距均为0.7m。溜子道顶板采用7根钢筋锚杆树脂锚杆锚固，上帮采用5根、下帮采用4根钢筋锚杆树脂药卷锚固；材料道顶板均采用6根钢筋锚杆树脂药卷锚固，上帮采用5根、下帮采用4根钢筋锚杆树脂药卷锚固；联络巷顶板采用5根钢筋锚杆树脂药卷锚固，两帮各采用4根钢筋锚杆树脂药卷锚固；切眼刷宽后，每隔10m打一木垛，每隔3.5m打一组单体。所有巷道顶板每孔采用3块Z2335树脂药卷锚固。帮每孔采用2块Z2335树脂药卷锚固。 溜子道、材料道顶板每隔6排打一组锚索，锚索采用“五花”形布置。联络巷顶板每隔7排打一组（一组两根）锚索。切眼顶板每隔5排打一组（一组4根）锚索，锚索长度≥6.5m，预紧力为8～10t，每孔采用2块（CK2360、DZ2360各一块）树脂药卷锚固。在材料道上、下帮及溜子道上、下帮于1／2处每隔4排（2.8 m）打一锚索，按与帮成45仰角进入顶板，深度不小于1.5 m，每眼装1块CK2360（放顶端）、1块Z2360药卷锚固，药卷锚固时间为15～20S，预紧力为1.5T，钢绞线外露200 mm。锚索距迎头不超过15m，遇顶板压力大或地质构造处应根据现场情况采取针对性措施,并增打锚索以补强。 巷道顶帮铺设金属网，其压茬为150200mm，顺网长度每隔200mm用10＃铁丝扭结牢固或用网自身铁丝旋转720扭结。 3.2.3掘进过程中围岩变形观测 3.2.3.1观测数据统计 为了获得该回采工作面的有关矿压资料，了解在采用锚杆锚索支护方式的条件下，其巷道围岩变形的特征，对该面进行了系统的矿压观测，以便为今后类似工作面掘进巷道选择支护方式提供参考资料。 巷道变形情况统计表 名称 间隔时间（d） 两 帮 顶 底 速 度 （mm/d） 变形量（mm） 速度 （mm/d） 变形量（mm） 材料道 23 12 1103 17 1169 49 5 1275 8 1433 溜子道 23 14.5 769 24.9 1643 49 5.5 947 9.8 1931 将大量观测数据输入计算机，经分析处理得出如下围岩变形图形 3.2.3.2巷道变形特征分析 根据观测资料图形分析，材料道的围岩移近速度23天趋向稳定，两帮移近速度为12mm/d，顶底移近速度为17mm/d，趋于稳定时两帮累计移近量1103mm，顶底移近量1169mm；溜子道的围岩移近速度在36天左右趋向稳定，两帮移近速度为8mm/d，顶底移近速度为12.4mm/d，其时累计移近量两帮876mm，顶底移近量1804mm。 据同期观测数据相比，溜子道围岩移近速度和移近量较材料道要大，根据观测和数据分析认为，溜子道充水因素比材料道的大。孤岛型工作面的上下顺槽受到上下工作面残余支撑压力的影响，围岩次生裂隙发育，同时其直接顶为深灰色砂泥岩，具有遇水软化膨胀的特性，致使下顺槽围岩移近量比上顺槽相对要大。 在同一观测段两帮相对移近量比顶底相对移近量小，下顺槽两帮相对移近量是顶底相对移近量的50.45％；上顺槽两帮移近量是顶底相对移近量的89％。在顶底相对移近变形中，底鼓量占有较大比例，达到90％以上。经分析认为巷道底鼓由三部分组成⑴巷道揭露后底板垂直应力及岩层本身松散而产生的向上的位移量；⑵巷道揭露后垂直应力和水平应力作用在巷道支护体上形成挤压应力的附加位移量，巷道顶帮都有支护，底板无支护，因此挤压应力向底板这个自由面释放而产生位移量，该种情况占有较大比例。⑶巷道煤底遇水松散、直接底为深灰色砂泥岩遇水膨胀而产生的附加位移量。因而，控制底鼓是巷道支护的关键之一。 巷道的地质条件不同，其掘巷后，围岩移近速度趋向稳定的时间也不同，材料道掘后23天趋向稳定，溜子道掘后36天趋向稳定，据该矿北翼34118工作面观测资料，巷道掘后15天左右趋向稳定。同时34223两道稳定后的围岩移近速度仍较大，顶低移近速度达17mm／d，两帮移近速度达12mm/d。 在该面所设的顶板离层仪，从2002年5月29日至2002年8月5日，顶板离层值深基点达（7m处）47mm，浅基点（2m）达37mm，从以上数据分析，锚固区内外离层相差不超过10mm，浅基点离层值相对较大，主要是由于顶板有淋水，围岩遇水软化膨胀而成。以此说明该支护能够有效支护顶板。支护参数基本上合理。 3.3回采工艺 3.3.1工作面支架选型； 工作面安装ZFZ2600-16/24型放顶煤液压支架92架，上下端头各安装配套ZFG3200-16/26中型过渡支架2架，共96架。 3.3.2工艺流程 A、在支架状态正常和煤壁稳定的情况下，其回采工艺流程为割煤→移架→推前溜→放煤→收后溜。 B、当顶煤不稳定，煤壁发生片帮时，在煤机割煤前必须超前移架和使用伸缩梁超前支护顶板。其回采工艺流程为移架→割煤→推前溜→放煤→收后溜。 3.4 34223工作面回采期间围岩变形特征 回采期间巷道经受采动支承压力的再次影响，围岩的变形规律、变形特征及控制效果不仅影响到工作面正常回采，而且也为支护参数的合理优选，进一步提高围岩的控制效果提供依据。 工作面两道受回采影响，围岩变形经过了三个阶段，即围岩变形稳定区、围岩变形显蓍区和围岩变形相对稳定区，其范围分别在距工作面75m、75～110 m、110 m，在“三软”“孤岛”工作面，回采巷道受采动影响的显蓍影响区在距工作面前方110 m，体显了深部“三软”“孤岛”工作面煤层巷道变形的显蓍特点，因此对巷道围岩加强支护或采用特殊支护的范围加大。 在巷道围岩变形中，顶底板的相对移近速度和移近量要大于两帮，如溜子道顶底板和两帮相对移近速度最大分别为274mm/d和91 mm/d，累计移近量顶底板为1764 mm，两帮为958 mm，材料道顶底板和两帮的相对移近速度最大分别为86 mm/d和76 mm/d，累计移近量分别为1888 mm和1699 mm，在顶底板移近量中，以底鼓量为主，如材料道最大底鼓量达86mm/d，是顶板下沉速度的3.75倍，累计底鼓量为1456 mm，占总移近量的82.5，溜子道底鼓速度最大为76 mm/d，是顶板下沉速度的3.2倍，累计底鼓量为1652 mm，占总移近量的80.2，因此在沿顶板掘进的三软煤层巷道中，控制底鼓量是围岩控制中需要解决的一个重要方面。 3.5如何解决由于巷道变形引起的供风不足现象； 工作面两道由于受矿压影响，巷道围岩变形严重，在巷道变形影响到行人和供风时，可以采取刷帮重新打锚杆支护，卧底清理到规定要求，以满足行人和供风要求。 3.6如何解决工作面的涌水问题。 因工作面推上山，根据工作面的最大涌水量120m3/h,在工作面下端安装6台SKB20－45／3－5.5潜水泵，并在外段设水仓安装三台八级泵，排水能力大于120 m3/h，如涌水量大于排水量，剩余涌水量涌向工作面老塘或另外备泵增加排水能力。 排水方式溜子道布置6寸铁管两趟备用，排水泵与工作面6台潜水泵联结，经溜子道三台八级泵排至－770大巷出口。 4 结论 ①结合掘进及回采期间观测的总体情况看，采用锚杆锚索联合支护有效控制了顶板的下沉及两帮的膨胀移近，在淋水区和断层等地质构造段，因矿压显现明显，导致托板断裂、锚杆端部断裂而失效的情况达到3～5‰。因此建议在遇地质构造段应增加锚杆、锚索密度，加强支护。 ②该面系典型“三软”煤层，围岩遇水膨胀，受水的影响较大，致使围岩更加难于控制。故此今后回采此类工作面应加强治水工作。 ③由于围岩受采动因素影响，达到稳定所需时间较长，而且围岩相对移近速度及相对移近量均较大，为便于围岩管理，减少巷道维护量，在该类巷道回采期间，应加快推进速度，以减小回采动压对巷道的影响。 ④对于受采动影响较大，两帮移近量较大的巷道可以采取刷帮后重新打锚杆锚索，以保证巷道的有效断面达到安全规程规定的要求，以方便行人同时满足工作面的供风要求和两道的行人安全。 34223工作面采用锚杆锚索联合支护顶板及巷道两帮，有效地控制了工作面两道顶底板及两帮移近量，确保了工作面回采期间有效的通风、行人断面，确保了工作面的安全回采。就综放工艺在34223工作面的应用而言，其效果还是相当明显的，工作面最高月产量达到10.37万吨，平均月产达到9.467万吨，综放不仅提高了工效，而且改变了以往采用拱型棚支护，巷道变形严重，改棚卧底工作量大，且难以进行的局面，并且改变了以往支护断面无法保证，工作人员进入工作面有时被迫爬行的尴尬局面。总体说来，34223工作面实行综放回采，达到了安全、高效、低耗的目的，对今后类似工作面的回采，具有一定的推广应用价值。