孤岛地形工作面顺槽维护及超前支护研究

摘 要：矿井煤炭回采过程中，受到可采煤层层间压差关系、矿井盘区布置、回采率提高及跳采采序采煤方式增加等因素的影响，极易形成孤岛工作面。在回采此工作面的过程中，矿压显现对矿井安全生产造成较大威胁。本文结合万利一矿42113综采工作面回采过程中矿压显现规律、支护方式的采用等分析，研究了孤岛工作面回采中矿压显现的规律。对相似地质条件的孤岛工作面回采提供了宝贵的经验。

关键词：孤岛工作面 支护 煤柱

1.引言

孤岛工作面是指在回采的工作面周围，即工作面上下两顺槽甚至停采线一侧均为采空区工作面。在这种工作面内进行的采煤工作称为“孤岛”工作面采煤。此种工作面一般比较正规，工作面长度较大较整齐，在煤矿生产中几乎各矿都有。区别于其他工作面采煤的是这种工作面进回风两顺槽受二次采动影响压力较大，且工作面一般布置于矿井采区边界，地质条件相对复杂，矿压显现规律剧烈，回采过程中需要加大两巷的维护工作。

2.工作面基本情况

（1）工作面位置及井上下关系

见表1。

开采煤层顶底板情况见表3

（3）采煤方法及巷道情况

42113工作面煤平均厚度4.45m，倾角1.5，工作面沿走向布置，沿倾向推进，采用倾向长壁全部垮落、一次采全高的综合机械化采煤方法。

42113辅运顺槽用于进风、放置移变列车兼做行人、运料，断面规格为5.0m×3.7m；42113胶运顺槽布置胶带输送机运煤兼做回风巷道，断面规格为5.0m×3.7m；工作面切眼用以安装设备，规格为7.8m×3.8m；回撤通道与回撤辅巷用作回撤设备。

两顺槽及联巷均采用锚杆和锚索联合支护，回采工作面和巷道支护型式及规格见下表4。

（1）顺槽掘进影响期内，各个测点观测到的移近量和移近速度差异较小。其中，两顺槽顶底板移近速度最大为2.3mm/d，最小为1.5mm/d；两帮最大移近速度为2.5mm/d，最小为1.5mm/d。

（2）回采期间，顺槽顶底板最大移近量350mm，最小移近量为120mm，最大移近速度118mm/d，最小移近速度为61mm/d；两帮最大移近量为756mm，最小移近量406mm，最大移近速度为243mm/d，最小移近速度为87mm/d。靠近采空区的两顺槽煤柱变形大于实体煤侧变形量。巷道超前支护范围以外巷道变形不明显，局部有轻微的内移。

4.回采期间顺槽超前支护距离和支护方式

孤岛工作面两顺槽由于沿空掘进，其顶板下沉、巷道底鼓现象较严重，巷道变形量也比较大。因此，在工作面回采的过程中必须加强顺槽的超前支护并合理确定超前支护距离，以保证工作面的正常向前推进。

（1）超前支护距离

两顺槽40m超前支护。

（2）支护方式

42113孤岛综采工作面两顺槽超前支护方式为：

1、工作面两顺槽超前支护用戴柱帽液压单体支护，支护范围为超前工作面40米，辅运顺槽采用三排支柱支设，支柱间距均为1.0m，中排支柱距离单轨吊为0.5m，排距由正帮向副帮方向依次为1.9m和1.5m；胶运顺槽从垂直电机前打设一排支柱，间距均为1.0m，距副帮0.5m，支护长度不少于40m；同时在破碎电机前打设一排支柱，间距均为1.0m，与副帮侧单体排距为1m，支护长度不少于10m。

2、胶运顺槽靠副帮侧一排单体的最后一颗到刮板输送机垂直电机前的垂直距离不得大于1.0m，另一排单体的最后一颗距破碎电机前垂直距离不得大于1.0m；当辅运顺槽安全出口宽度大于1.0m，靠副帮侧最后一颗单体到176#端头支架小护板的垂直距离不得大于1.0m，机尾铲煤板前两排单体距铲煤板不得大于1.0m；当安全出口宽度小于1.0m时，超前支护最后一行的三颗单体到机尾铲煤板距离不大于1.0m；采煤机在割至机头或机尾前，超前支护工在顶板完好状况下，可一次回撤满足2个循环推进距离的单体，若顶板状况差，则在每次进刀前回撤满足一个循环推进距离的单体。

3、过联巷时，在工作面超前50m的联巷（倒车硐室）口打设一排单体，单体的间距为1.0m，距联巷口0.5m；若联巷顶板状况较差，则采用木垛或木点柱进行支护，并要在联巷（倒车硐室）口设置栅栏和警示牌板。

5.小结

根据万利一矿42113綜采工作面的开采经验和现场观测，对孤岛开采工作面顺槽变形量和超前支护进行了研究，得出以下结论。

（1）加强巷道支护

孤岛工作面辅运顺槽和胶运顺槽处于两侧采动影响下，掘进和回采期间围岩相对破碎，顶煤顶板应力集中。巷道支护效果是决定工作面快速推进的主要因素之一。

（2）掘进期间顺槽表面位移

掘进期间两顺槽的顶底板移近量15～30mm，两帮移近量20～35mm；有少许底鼓。为了有效减轻巷道变形量，掘进期间要加强对顶板的支护，如加强顶板锚索数量和密度。

（3）回采期间顺槽表面位移

回采期间两顺槽顶底板移近量约270mm，两帮移近量约500mm，底鼓严重，应加强两帮支护。

（4）超前支护

工作面回采时，两顺槽超前支护距离大于40m，能够有效控制顶板的下沉，且受二次采动影响的工作面超欠部分位移较小，能够满足矿井的安全生产。

综上所述，42113孤岛工作面开采过程中，虽然顶板运动及煤体应力分布等与非孤岛工作面开采有明显的区别，但只要在工作面开采前对岩层运动和矿压显现规律心中有数，加强顶板及两帮的支护，并采取针对性的顶板控制措施，一定可以实现对孤岛开采岩层运动的有效控制，保证工作面的安全和高效开采。

参考文献：

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作者简介：

孔彪（1984—），男，硕士，工程师，2007年毕业于山东科技大学采矿工程专业，现任中国神华能源股份有限公司生产指挥中心调度主管。