综掘工作面过陷落柱工艺和措施优化

2018-03-20崔云飞

山东煤炭科技 2018年10期

崔云飞

（汾西矿业中兴煤矿，山西交城 030500）

1 概况

3205高抽巷Ⅰ位于三采区北翼，布置在3205综采工作面上方，东面为3203工作面（未采），南面为三采区总回风大巷、总轨道大巷、皮带大巷，西面为3207工作面（停掘）。工作面沿2#煤上10m处顶板掘进，沿砂质泥岩掘进，顶板为深灰色中粗粒砂岩，含石英，普氏硬度8，坚硬，抗压强度39.5MPa，泥岩在2号煤上方10m左右，岩层倾角为0°～13°，平均倾角7°。本工作面绝对瓦斯涌出量为2.6 m3/min。巷道毛宽3.8m，净宽3.6m，毛高2.6m，净高2.4m，毛断面9.88m2，净断面8.64m2。

3205高抽巷Ⅰ顶板采用锚杆、金属网、W钢带+锚索联合支护方式。两帮均采用锚杆、W钢带、金属网支护。顶锚杆采用Φ22×2400 mm的左旋螺纹钢锚杆，间排距为900×1000 mm。帮锚杆采用Φ20×2200 mm左旋螺纹钢锚杆，帮锚杆间排距为1000×1000mm，锚索采用Φ17.8×6300mm钢绞线锚索，间排距为1800×3000mm。3205高抽巷Ⅰ掘进时采用EBZ-160TY型综掘机截割并自行装矸的施工方法，巷道掘进循环步距为1.0 m，巷道掘进最大控顶距为1.2 m，最小控顶距为0.2 m。

经物探（瞬变电）、钻探，3205高抽巷Ⅰ掘进前方有陷落柱，未发现陷落柱有导水情况，根据地测科钻探结果推断陷落柱长轴为25～30 m，短轴为20～25m，预计巷道掘进过程中需穿过陷落柱11～15m。

2 工作面过陷落柱施工方式

（1）过陷落柱时坡度的确定：根据现场测定，揭露陷落柱时巷道坡度为3°，过陷落柱期间巷道沿3°上山掘进。

（2）过陷落柱期间断面设计：巷道原掘进宽为4.2m，净宽为4.0m，掘进高度2.6m，净高2.4m，过陷落柱期间掘进宽度：上宽3.7m、下宽4.6m，掘进高度：2.9m，净高：2.6m。待过陷落柱后及时恢复原设计断面。

（3）由于原巷道施工断面为矩形，架设U型钢棚时需对陷落柱前10m范围巷道下部两帮距底板800mm处进行扩帮处理，巷道底板处扩帮深度为150mm，扩帮时采用综掘机进行截割至设计断面，扩帮处铺设菱形金属网。

（4）过陷落柱期间施工方式：采用EBZ-160TY型综掘机截割一次成巷，当掘进期间岩石较硬时采用光面爆破一次成巷，过陷落柱前10m及后10m范围，循环步距为1.0m，最大控顶距为1.2m，最小控顶距为0.2m。过陷落柱时，循环步距为0.8m，最大控顶距为1.0m，最小控顶距为0.2m。爆破时封泥长度不得小于0.5m且必须使用水炮泥，剩余部分用黏土炮泥封满、封实。

（5）作业流程：检查探放水允许掘进距离及防突验证后允许掘进距离→交接班→截割→出煤（矸）→铺联网→临时支护→永久支护。

（6）采用爆破作业时，打眼采用YTP-28型风钻，配D22“一”字型钻头打眼。

（7）爆破说明书：根据巷道围岩状况及条件，采用楔形掏槽，正向装药，水炮泥和粘土炮泥封孔，MFB-100型电容式发爆器，分组装药一次起爆。

炸药型号：3级煤矿许用乳化炸药；雷管类型：毫秒延期电雷管；连线方式：分组串联。

3 巷道支护

3.1 临时支护

采用前探梁作为临时支护，作业时使用2组，利用锚杆外露丝扣作为固定支点，套环使用Φ18mm钢筋圈成略大于3寸钢管直径的圆环，并焊接与锚杆相配套螺丝帽和顶部锚杆形成吊环，使用4 m长的3寸钢管穿入吊环内，每根钢管使用2个吊环，钢管使用方向与巷道掘进方向相同，使用时将钢管向掘进方向穿出，在钢管上方用棚板（长×宽×厚=1200×200×50 mm）接实背严。

3.2 永久支护

采用锚杆+金属网+W钢带+锚索+U型钢棚联合支护，两帮采用锚杆+金属网+钢带支护。

（1）锚杆：① 顶（角）锚杆采用Φ22×2400mm的左旋螺纹钢锚杆，锚杆外露长度控制在螺母外10～50 mm。配套采用W-3-280-3600-5型钢带，每排5根，W钢带呈横向布置。② 帮锚杆采用Φ20×2200 mm的左旋螺纹钢锚杆，锚杆外露长度控制在螺母外10～50 mm，配套采用W-3-280-300-1型钢带，呈纵向布置，第一根距顶板400mm，第二根距第一根1000mm。

（2）锚杆间排距：陷落柱前10m及后10m范围内，顶锚杆间排距为850×1000mm，过陷落柱时，顶锚杆间排距为850×800mm；陷落柱前10m及后10m范围内顶锚杆间排距为1000×1000mm，过陷落柱时帮锚杆间排距为1000×800 mm。

（3）锚固剂：顶（角）锚杆安装两支锚固剂，即K2355、Z2355型各一支，其中K2355型在上，Z2355型在下。帮锚杆安装一支Z2355型锚固剂。锚索安装三支锚固剂，一支K2355型在上，二支Z2355型在下。

（4）铺网：顶板、两帮铺设规格为9.5×1.1m、网孔为53×53mm的菱形金属网，所有锚杆必须压在金属网上面。过陷落柱前后10 m范围内金属网均敷设双层，敷设时双层网之间错差为500mm，单层网与单层网搭接宽度不小于100mm，每卷双层网用联网丝联结3道（中部及网两侧进行联结），联网丝采用16#铅丝剪成长400mm的小段，双股对折且扭结圈数不小于3圈，联网联紧，环距不大于200mm。

（5）锚索：使用Φ21.6×6300mm的钢绞线锚索，间距为1700mm，排距按照锚杆排距进行施工，每隔1排施工2根；锚索预紧力为200kN，油泵压力为30MPa。

（6）锚固力：顶锚杆锚固力140kN，预紧扭矩300N•m，帮锚杆锚固力100kN，预紧扭矩200N•m。

（7）锚杆角度：角锚杆与巷道顶板铅垂线呈10°夹角，其他顶锚杆与锚索垂直于巷道轮廓线布置。帮锚杆垂直于两帮布置。

（8）托盘：顶锚杆采用拱型高强度托盘，其规格为厚度δ=10mm，Φ=120mm；帮锚杆采用U型棚梁加工而成的铁板，其规格为厚度δ=16mm，长为150mm，宽为150mm；锚索钢板采用δ=16mm的钢板制作，钢板规格δ16×285×285mm。

（9）U型金属棚：采用36#U型钢制作，棚梁全长3.5m，净口3.2m，棚腿长3.0m，岔角10°，陷落柱前10m及后10m范围棚距1.0m（中一中），过陷落柱时棚距为0.8m（中一中）。架棚时采用“四六”盘帮勾顶，顶板勾木均匀布置间距为528mm，两帮第一根勾木距顶板500mm，勾木间距为600mm，勾紧背牢，勾木规格为1200×100×50mm，木楔规格为：200×100×60/2mm，所用木材均为优质松木，棚子与棚子之间要安设好拉杆，拉杆采用Φ20圆钢加工而成，拉杆长度分别为900mm、700mm。

3.3 架棚支护工艺及要求

（1）架棚可滞后工作面2架架设。

（2）拉准中线、腰线，按要求量出棚距找准柱窝位置，挖好柱窝到实底，柱窝深度不小于100mm（如柱窝过深或松软应垫上坚硬岩石），栽上两根棚腿，并固定好，安装好架与架之间的拉杆，并按规定将顶、帮背实背牢。

（3）棚子梁头及梁中必须支设拉杆，不允许出现等压棚子、射箭棚子，棚子梁头接头必须严密合缝，误差不大于5mm。

（4）架棚时棚腿的迈步要一致，棚梁的水平误差不大于40mm，扭距误差不大于50mm。

3.4 超前支护

过陷落柱过程中如遇顶板冒落高度大于0.5m时，及时进行超前支护，在工作面迎头施工超前支护锚杆，设计施工角度与水平面夹角为60°，超前支护锚杆间距为1000mm，距两帮距离为1100mm，每排施工3根，同时将施工循环进度在原基础上缩小0.2m（排距为1.0m时缩小为0.8m，排距为0.8 m时缩小为0.6m），防止冒顶区域进一步扩大。