悬移支架炮采煤柱工作面25°大仰角回采技术的实践

2012-05-03郝明

中国煤炭工业 2012年2期

文/郝明

文/郝明

一、工作面地质条件

河南煤化集团鹤煤二矿3203延长工作面，井下位于113工作面与114(南)工作面采空区之间，与3203煤柱工作面相邻，在二1煤底板等高线-120.0m～-170.0m之间，3203延长工作面所开采煤层为二叠系山西统下部的二1煤层，煤层走向335°～346°，倾向NE，走向仰角24°～26°之间，该工作面由于处于断层带中，且临近采空区，施工中煤层变化大、压力大、易破碎片帮。

3203延长工作面上、下顺槽沿煤层底板布置，属全层悬移支架炮采放顶煤工作面，全部垮落法管理顶板，该工作面采用ZH2000/17/25悬移支架支护，其中：Z—产品类型代码，H—滑移，2000—工作阻力，17/24—最小/最大采高，上下端头支护采用4m长的π型梁4对8根支护，两梁八柱，间距500mm。

二、仰角回采工艺问题的研究

3203延长工作面周边已回采，仰角大及压力大造成煤墙松软，煤墙片帮严重，在工作面向前推进过程中受片帮影响，严重影响工作面的安全与产量，生产非常被动，表现在以下几个方面：

1.3203延长工作面为煤柱开采，应力主要集中在煤壁，当应力达到一定值时，煤体加剧破坏，造成煤壁片帮，煤墙片帮严重时，顶板难以控制。

2.仰采坡度大，悬移支架向前移架过程中容易将支架后立柱压牢、压死，移架时阻力大造成移架困难。

3.按照25°仰采计算，每推一趟工作面大槽时必须提槽调顶约300mm～400mm左右，调顶时容易造成顶板破碎，移架过程中，支架也必须随底板的仰采坡度而提支架的高度，这样就会出现支架的高度达不到要求，将支架压死。

4.上下端头使用4m排型梁支护，受仰采影响，端头支护压力全部指向老塘，排型梁形成“高炮”支护，给端头支护造成安全隐患，并制约正常推进。

5.上下顺槽替棚段顶压、侧压大，容易造成棚梁歪扭，给顺槽支护带来困难。

三、回采过程中控制技术及实施方案

1.首先确保悬移支架及液压系统完好，无漏液窜液现象，乳化液配比达到规定2%～3%要求，防止浓度不适影响液压系统正常工作或造成液压元件损坏。

为保证支架的支护强度，要求工作泵压力不得低于30Mpa，加强对工作面所有液压支架检修工作，确保每一组支架都处于正常状态。

为保证支架工作压力正常检测，在每隔10组悬移支架上安装一组矿压测力表，对支架进行全天候检测，安排专人对矿压数据收集，按照收集矿压数据情况进行压力分析，可较好地实现对支架初撑力及工作阻力的测定，准确掌握周期来压步距。

周期来压期间，除加强支架的支护质量管理，确保所有支架均达到初撑力要求，根据压力分析情况积极采取有效措施加强煤壁支护管理。

2.由于工作面仰角较大，降架移架时后立柱柱芯升不到一定高度，在回采过程中采取卸载拉架，将前后立柱卸载移顶梁后，采取先升后立柱，当后立柱不低于300mm后，再升紧前立柱，并严格对后立柱进行验收管理，确保后立柱高度达到规定要求。

3.在回采过程中，高应力破坏了煤层的连续完整性，节理、裂隙发育，煤体结构变得相对松散，抗压强度降低。周期来压时，工作面煤层顶板压力骤然增大,煤层受到挤压，很容易从煤层上滑塌下来，从而造成煤墙酥松片帮严重。为增加煤墙的稳定性，采取支架上连接菱形网，超前护顶等办法，确保煤墙的稳定性。为防止架前空顶，对片帮严重处严格控制炮眼数量及装药量，只放底炮，不放腰炮，一次起爆，煤墙松软时采用风镐或手镐落煤，避免放炮对煤体造成二次震动破坏。针对出现片帮走向长度超过500mm的地点，采取技术革新后的支护方式维护煤墙及顶板，防止片帮延深。

4.工作面采用浅孔注水，注水压力不低于18Mpa，注水孔沿走向布置，参数为：空间隙5m，孔深6m，仰角40°～50°。注水结束后用黄土将注水孔封填，防止水从孔中流出，保证每个孔注水量总量大于或等于该钻孔预湿煤体平均含水量的1.5%，该煤壁浅孔注水方案不仅增强煤体的粘结力和煤体的塑性，而且提高了煤体抗剪强度，从而减少了煤壁片帮的次数。注水孔参数如下图：

四、加强技术管理，改变施工工艺

1．控制采高防片帮技术措施

工作面顶板压力是随采高增加而增大的,煤壁前方垂直应力集中程度也随之增大,而且采高越大,煤壁重心越高,也就越不稳定,煤层自然容易垮落。鉴于此，经过反复实践论证，采高由以前的2.1m调整到目前的1.9m，能有效预防煤壁片帮。

2．创新煤壁超前支护方式技术措施

经现场研究分析，利用悬移支架间隙，选用2.4mπ型梁放置在顶托横梁上，当放炮后片帮超过前探梁护顶宽度时，及时窜π型梁架走向棚，一梁两柱，用板料、条棍、荆笆等物料将顶板背实，不影响移架操作，实现及时支护，有效控制煤壁片帮，而且降低了工人劳动强度，提高了工程质量，如下图。

3．创新顺槽超前支护方式技术措施

针对上下顺槽替棚段顶压、侧压大，易造成棚梁歪扭、支护难度大等不利情况进行分析研究，对上下顶压超前支护方式进行技术创新，顺槽超前支护替棚段及U型棚段采用门式支护方式进行加固支护，该门式支护方式即：在顺槽超前支护替棚段每组排型梁之间加打一个顶撑梁，在顶撑梁两端用两根梁腿进行加固支撑。在U型棚段每个U型棚梁下加打一个顶撑梁，在顶撑梁两端用两根梁腿进行加固支撑；经现场实践论证，该支护创新（门式支护）能有效防止顶压、侧压大造成顺槽棚梁歪扭现象发生，该技术已在鹤煤集团公司推广。