综采工作面在复杂地质条件下的收尾实践

张　卓

(西山煤电集团公司 杜儿坪矿，山西　太原　030022)



·技术经验·

综采工作面在复杂地质条件下的收尾实践

张卓

(西山煤电集团公司 杜儿坪矿，山西太原030022)

介绍了杜儿坪矿北三盘区63316工作面概况，分析了复杂地质条件下综采工作面在进行挑夹石、挑夹石段收尾、空巷内收尾、空巷支护等施工过程中采取的方案、技术措施，并对施工接替工程提出了现场技术指导建议，可为复杂地质条件下综采工作面挑夹石、空巷收尾等提供实践经验。

综采工作面；复杂地质条件；挑夹石；挑夹石收尾；空巷收尾

西山煤电集团公司杜儿坪矿位于太原市西部，西山煤田东北部，井田面积69.7 m2.是年原煤生产能力为500万t现代化大型矿井。该矿北三3#煤盘区位于中部风井九尺回风道西南，南东以F1断层为界，北西以北二石门延伸为界，西南部为技术边界，古交公路跨越盘区中部，盖山平均厚度360 m.区内总体呈现一马鞍型构造，背、向斜构造均较宽缓，断层、无炭柱比较发育。煤层厚度变化大，含有2～3层夹石，夹石厚度变化大，造成十八尺煤层分叉、变薄、增厚。

1　工作面概况

63316工作面位于杜儿坪矿北三盘区，开采3#煤，北邻63318工作面，南邻中部断层(相距106～160 m)，东邻北三九尺轨道和皮带巷，西邻62510皮带巷，上部为62318、62320、62508、62510采空区，2#煤与3#煤平均层间距为6.20 m.工作面设计走向长度1 069 m，倾斜长254 m，面积271 526 m2，可采储量807 855 t. 63316工作面示意图见图1.

图1　63316工作面示意图

1.1地质影响因素

1) 地质条件影响。工作面伪顶为泥岩，厚度0.2 m，黑色，极易冒落；直接顶为砂质泥岩，厚度6.2 m，灰褐色，性脆较硬，含白云母碎片，下部含1层不稳定煤线；老顶为K6中砂岩，厚度4.4 m，褐灰色，以石英长石为主，含较多暗色矿物及煤屑。工作面盖山厚度为426 m.顶板裂隙发育，主节理方向为北东向。

2) 煤层情况。工作面煤层为3#煤，煤层厚度较稳定，煤层全厚2.20～3.40 m，平均2.60 m；煤层结构复杂，含1层不稳定夹石，岩性为砂质泥岩，厚度为0～1.70 m，平均0.38 m，工作面煤岩层倾角1°～6°，平均4°，变异系数49.97%.

3) 构造情况。工作面整体为一背、向斜组合构造。背斜构造Z1，轴向西北，轴部位于切眼A#点与皮带巷18#点附近之间，两翼倾角2°～4°，平均3°;共揭露工作面断层1条，无炭柱7个。

4) 采空区情况。上部为62318、62320、62508、62510采空区。

1.2工作面巷道影响因素

1) 两巷巷道布置影响。63316工作面2条巷道在掘送至距停采线23 m时(轨道巷距停采线23 m，皮带巷距停采线21 m)采取托夹石施工，托夹石厚度1.5 m.因此，当工作面回采至该位置时形成1.5 m的跳台，整个工作面将进行上山开采，坡度为5°.回采过程中受到严重的采动影响。63316轨道巷挑夹石空巷示意图见图2，63316皮带巷挑夹石示意图见图3.

图2　63316轨道巷挑夹石空巷示意图

图3　63316皮带巷挑夹石示意图

2) 收尾影响。该工作面正前停采线位置为63316联络巷，该巷道为63316轨道巷掘送时期的皮带及运输巷，待综采工作面开始回采即作为空巷。

1.3工作面规划影响因素

为最大限度地回采煤炭资源，减少收尾支护材料的浪费，并为该地质及巷道布置结构下进行回采和收尾工作积累经验，将停采线位置布置在63316轨道巷内。针对该工作面收尾面临的困难，提出了在复杂地质条件下综采工作面挑夹石、空巷收尾施工方案。

2　施工技术分析

2.1挑夹石回采期间

根据工作面收尾需要，在距离停采线23 m处的夹石段进行挑夹石开采。由于工作面夹石层局部厚度较大、岩性较硬，导致回采过程中采机负荷大、大石块较多，为保证顺利、安全回采，需进行松动爆破。

回采过程中严格控制采高，采高不得大于2.8 m，以采煤机顺利通过为宜。当夹石层较厚、岩性较硬时，采用风钻湿式打眼，采用2 m长、直径22 mm的钻杆，“一”字型43 mm钻头，眼深1.0 m，放炮后采煤机割松散岩石方法通过。放一茬炮采煤机通过一次，循环0.6 m.

爆破方式采用毫秒延期雷管串联联接一次爆破，按“三花眼”布置炮眼。装药方式采用正向装药，严禁反向装药并使用水炮泥。炮土由里向外逐渐捣实。放炮母线采用一次性镍质母线，保证长度100 m以上且无破口。一次装药，一次起爆，放炮长度最多5道支架，防止压运输机。如顶板破碎时，一次引爆长度不得超过3道支架。

工作面支架不准有叠架、倒架现象，架间用侧护板封严，相邻支架错差不得超过2/3侧护板高度，支架应接顶严密，初撑力不低于24 MPa.加强工作面工程质量管理，严禁头尾亏刀，放炮地点处要割直割平，支架接顶严密，支撑有力。确保每刀的推进度达到0.6 m.工作面保持“三直、一平、两畅通”。挑夹石装药及炮眼布置示意图见图4，炮眼施工表见表1.

图4　挑夹石装药及炮眼布置示意图

名称眼长/mm眼距/mm角度/(°)水平垂直水平垂直雷管段数装药量/g顶眼1000800500901400腰眼10008001700901400底眼

2.2挑夹石收尾期间

收尾工作在63316联络巷中进行。由于两巷距停采线23 m处各有1个1.5 m的跳台，工作面在该处整体走上山，坡度约5°.为确保挑夹石收尾期间各项工作的安全顺利进行，需对工作面进行挑夹石施工。

2.2.1收尾技术要求

停采线位置：轨道巷回采至63316联络巷采帮处，皮带巷回采至63316联络巷采帮处。停采前将工作面煤壁采直，支架接顶严密，初撑力达标。工作面高度不低于2.8 m，工作面最大控顶距5.09 m，支架前探梁端距不采帮2.4 m.将机行道浮煤、浮矸清理干净，确保工作面达到“三直”、“一平”、“两畅通”。工作面顶板破碎段及时上插梁维护顶板，并用板梁、破板背顶接实，铁丝网必须严密对接。

2.2.2铺网前的准备工作

为避免联络巷顶板下沉需提前对联络巷顶板进行支护。支护形式为一梁两柱，单体打设距采帮0.8 m，距不采帮0.2 m，棚距3 m.采高逐步调至2.8 m.铺网距联络巷采帮6 m处开始。铺网时工作面必须采直、采平，不得留有伞檐和台阶，支架必须调平、调直，垂直顶、底板严禁不接顶和倒架。拉架必须带压超前拉架，确保支架能够有效支撑顶板。加强工作面支架的检修，不得出现自降、窜液、漏液、卸液现象，操作灵活。收尾材料表见表2.

表2　收尾材料表

观察工作面现场情况，联络巷无压力显现，巷帮、顶、底板无变形，顶板稳定，具备收尾条件。铺网前要将工作面顶板与联络巷顶板割平，不得留有台阶、伞檐。

2.2.3铺网工序

当工作面推至铺网线时，开始在支架顶梁和顶板之间铺网上梁。工作面共铺5排网，第1排为单网，其余4排为双网。从机尾端开始铺第1排网，一直延伸到机头。板梁长边平行于工作面，网与板梁用铁丝拴牢，3道支架1块板梁，每块板梁与网的连接处不少于6处。经纬网要块块对接，排排交错，交错距不少于400 mm.联网采用普通联网勾，隔孔相联。铺第5排网时，经纬网与联络巷钢筋网交错处联网必须隔孔相联，严把联接质量关，避免二次施工。铺第1排网时，将要上板梁的中间1道支架拉出。人工托起板梁和网，用拉出的支架将网和板梁托起支牢，然后将相邻2道支架拉出托住网和板梁，确保安全。

铺网工序为支护顶板→挂网→联网→吊网→割煤→放网→拉架→推溜→吊网→割煤→放网→拉架→推溜→支护顶板。

拉架时将网松向煤壁的方向，少降快拉，严禁顶梁扯网和采煤机割网。采煤机司机和支架工要相互配合，根据实际情况确定采煤机距铺网及拉架的距离，及时进行调整。网被扯破时必须停机进行补网，补好网后方可继续割煤。

2.2.4停止移架时的工序安排

在支架顶梁前沿到联络巷不采帮距离达到2.4 m时停止移架。63316工作面收尾支护图见图5.

图5　63316工作面收尾支护图

2.3空巷套棚支护期间

为避免收尾至63316联络巷时，空巷内顶、底、帮压力增幅过大，局部顶板下沉，部分支架压死的现象出现，并确保收尾过程安全、顺利，需对63316联络巷提前进行套棚补强支护。

使用DZ-3.15 m单体、DZ-2.8 m单体、DZ-2.5 m单体作腿，4 m工字钢做梁架设抬棚。根据空巷内巷道高度选用合适的单体，采用一梁三柱，棚距1.5 m、单体贴两帮打设、中间排单体打设于巷道中心。如两帮挤压变形无法用4 m工字钢做梁时，根据现场情况选用3.5 m或3 m工字钢做梁。空巷支护示意图见图6.

图6　空巷支护示意图

3　技术改造效果及社会、经济效益

63316综采工作面回采期间同时进行挑夹石施工，并在挑夹石施工过程中同步进行铺网、支护等收尾工作。当收尾过程中支架距离停采线2.4 m停止移架后，在空巷内进行最后收尾工作。

该工作面在挑夹石并收尾期间，由于推进速度降低，顶板及落山的周期来压均集中在工作面内，工作面顶板压力巨增。通过采取有效的技术措施保障了施工的正常进行，同时在63316联络巷内提前补强套棚支护，使空巷内工作面侧煤壁割通后的顶、底、帮压力稳定。

63316综采工作面在空巷内收尾，减少了支架距停采线2.4 m范围内的顶、帮的锚杆、锚索及铺网等支护材料投入和人力施工。共减少经纬网投入160片、锚杆680根、锚索85根，仅支护材料消耗减少约7万元。同时回采了综采工作面最后23 m范围内的煤炭资源，减少了煤炭资源浪费，为该工作面增加原煤产量约1.5万t.

为综采工作面在复杂地质条件下进行挑夹石、挑夹石段收尾、空巷内收尾、空巷支护等多项工程同步及接替施工积累了经验。

4　结　语

在63316综采工作面回采过程中增加了煤炭资源产出，提高了综采工作面煤炭资源回采率。并利用现有巷道进行施工，降低了施工成本，加大了空巷及相关巷道的重复利用率，值得推广应用。

Practice on Ending of Fully Mechanized Mining Face under the Complex Geological Condition

ZHANG Zhuo

Introduces the general situation of 63316 working face in Du'erping coal mine north three panel. Analyzes the scheme and technical measures of fully mechanized mining face during construction under the complex geological conditions, such as supporting intercalated bed, ending of supporting intercalated bed, ending of abandoned roadway, abandoned roadway supporting. Puts forward the on-site technical guidance advice to construction engineering. It can provide practical experience for supporting intercalated bed and ending of abandoned roadway of fully mechanized mining face under the complex geological conditions

Fully mechanized mining face; Complex geological condition; Supporting intercalated bed; Ending of supporting intercalated bed; Ending of abandoned roadway

2016-01-25

张卓(1986—)，男，山西昔阳人，2008年毕业于阳泉职业技术学院，工程师，主要从事煤炭开采技术研究工作(E-mail)63940360@qq.com

TD823.97

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1672-0652(2016)03-0015-04