低煤层矿井井下安全出口顶板管理方法的研究

栗建标

（西山煤电建筑工程集团有限公司矿建第三分公司， 山西 太原 030000）

1 W2307 工作面概况

根据西山煤电集团中某矿井W2307 作业面内的瓦斯涌出量及地质等条件，该作业面依据两进一回的形式来进行设置，即胶带顺槽、进风顺槽进风和回风顺槽回风。作业面的设置是以煤层的走向为依据，其周围大多为未采区，东面与+450 m 水平北翼大巷相邻接。该作业面内的巷道断面大多呈现为矩形，支护方式为锚索网搭配梯子梁。锚杆则使用左旋无纵肋螺纹钢，锚固的形式为端头锚固，其型号为Φ22 mm×2 400 mm，锚杆托盘所采用的为具备较高强度的托板，规格为170 mm×170 mm×12 mm。巷道所采用的锚索具备较高的强度和较低的松弛度，其直径和长度分别为Φ22 mm 和8 300 mm，锚索托盘的规格为300 mm×300 mm×16 mm。网片的类型有两种，分别为金属网和塑料双抗网，金属网片的制作材料为10 号铅丝，其孔宽为50 mm×50 mm。梯子梁的加工材料为Φ14 mm 的圆钢[1]。

2 超前支护介绍

2.1 工作面超前支护方式

1）胶带顺槽应当保持30 m 的超前支护长度，其支护形式为单体柱π 型梁棚，前10 m 采用了一梁三柱，其余的采用一梁两柱，其间距为800 mm。

2）进风顺槽保持30 m 的超前支护长度，支护形式为单体柱π 型梁，前10 m 采用了一梁三柱，其余的采用一梁两柱，其间距为800 mm。

3）进风与回风顺槽的4 号联巷，从进风顺槽向回风顺槽一侧的15 m 区域内设置一梁两柱，其为单体柱工字钢棚，在15～50 m 的区域之内来设置两排连锁的木垛，其中木垛使用的材料为1 500 mm×150 mm×150 mm 的道木，其形状设置为“井”字型，同时木垛应当与巷道保持一致的中心，在打设的时候应当由进风顺槽向回风顺槽的方向进行，两个木垛之间保持2 m 以上的距离，在其最上方的横梁之间使用两个道木来进行连锁[2]。

2.2 胶带和进风顺槽超前支护形式及验算

1）W2307 工作面顺槽所采取的支护详见图1。

图1 煤层超前支护示意图

2）支护选型验算。巷道内的基本支护可以对老顶的假定变形产生一定的影响，其可缩量应满足老顶的运动状态，直至稳定，即可缩量应当大于围岩的预期变形量：

式中:△h为巷道内基本支护所需要的可缩量，所运用的单体柱应当保持0～1 750 mm 的可缩量，其数值为1 750 mm；△h0为辅助支护设备的压缩量，其数值为100 mm；hj为老顶假定变形条件下的顶板及底板的预期移近量，其数值为400 mm，因此△h+△h0=1 850 mm，大于等于△h1；通过计算可知，顺槽巷道发生的变形问题与标准要求相符合。

3）明确两个顺槽的超前支护。这两种顺槽均是未采区，其高应力有10～15 m 的影响范围，明确超前支护的长度为30 m。

4）高顶区域实施超前支护，端头及端尾的超前棚出现高冒区域的时候应强化支护。使用道木等物质将顺槽顶板与π 型梁之间进行填实，避免π 型梁发生不接顶的问题。

3 端头、端尾安全出口管理

安全出口的设置应当满足相应的章程要求，人行道净高1.8 m 以上和净宽0.8 m 以上，要及时清理其中的杂物，确保顺槽的安全出口保持通畅。

3.1 端头安全出口管理

随着作业面的逐渐推进，胶带顺槽进行的超前支护不能撤回，机头在准备错刀之前，在明确端头副架升紧与切眼相距最近的π 型梁之后，将该梁下的巷道内的单体柱进行卸除。同时，在机头老塘部位设置相应的单体柱大板棚来进行支护，而π 型梁棚因两个大板棚而被分开。老塘最后的一个大板棚下部设置单体柱戗柱，其中距离应当保持300～500 mm之间，并且数量要大于3 根，三根单体柱在打设的时候应当保持75°～85°的角度，外帮两个单体柱所进行打设的方向与巷道保持平行，依靠转载机一端的单体柱在打设时应当趋向于机尾方向。老塘向外的第二架大板棚下部应打设两个单体柱，其方向应当与最后一架单体柱的π 型梁棚保持一致。戗柱应当逐个进行前移，并保持循环，不能同时进行两个循环。若老塘的垮落与转载机的机尾相互压紧时，则需要在最后一个大板棚下部另外设置两个单体柱俄柱，戗柱上部设置相应的道木，其部位处于最后一个大板棚的老塘一侧。从原则上讲，这些单体柱大板棚应当与转载机的机尾保持600 mm 以下的距离，其实际打设问题应当依据现场的条件来设定。

3.2 端尾安全出口管理

随着作业面的不断推进，邻近作业面一侧与进风顺槽的超前支护相平行的π 型梁，机尾出现错刀之前应及时撤回。错刀之前与顺槽相垂直的π 型梁撤回与煤墙侧相邻近的单体柱支护，错刀之后应将4 号架挑出π 型梁进行拉出[3]。

4 机头（尾）三角区管理

为了使机头/机尾三角区及转载机的机尾进行有效的顶板管理，避免因排头/排尾与正规架之间出现的漏煤问题而对正常作业产生影响，对其进行有效的上网操作。

排头三角区: 沿着正规架和排头架与作业面相平行的方向来设置经纬网。金属网的长边来设置对接，短边的搭接应当大于500 mm，联两行，各个孔之间相连接。

排尾三角区: 沿着正规架和排头架与作业面相平行的方向来设置柔性网。其类型为JDPET450×450MS，规格为18 m×9 m。

4.1 排尾三角区铺设柔性网作业方法

1）在进行铺网之前，分别将绞盘安装在正规架和排尾架上，同时在各个绞盘上配置相应的钢丝绳。

2）柔性网在运输到机尾之后，开始设置柔性网。在铺网之前应当确保支架梁下方设置两趟金属网，从机头一侧开始，金属网与柔性网保持300 mm 的搭接，使用10 号铅丝来进行连接，各孔之间相连接，在金属网与柔性网之间联两道，保持300 mm 的距离。各个柔性网之间保持300 mm 的搭接，使用10号铅丝在两个网的网边联两道，各孔之间相连接。

3）在将柔性网进行展开之前应当保证网片保持正确的放置方向。对网片进行详细检查，判断其是否存在扭曲，开始一端的钢丝绳应当操持明确的长度。

4）将绞盘内的钢丝绳进行放出，穿过网片的下部，将其与前梁下方的金属网相连接，且应当与梁端保持100 mm 的距离，利用勾头+10 号铅丝来逐步将各个绞盘内的钢丝绳连接到金属网上，并且要拧成3 股横筋。

5）完成铺网作业之后，及时将机导内的员工撤出，将护帮板收回，人为操控绞盘来回收钢丝绳，促使网片得以收回，启动机组，开始割煤作业。

6）在展开柔性网之后，逐步推动支架，在完成推动之后，人工操作绞盘，及时收起柔性网，同时推出逼帮板。如此以往进行循环。

4.2 排尾三角区铺设柔性网的注意事项

1）在前溜内若柔性网运行时，应安排特定人员来对其进行追踪，一旦出现异常，应立即停机闭锁，采取有效措施来进行处理，才可以开溜输送柔性网。

2）在进行铺网操作之前，首先需要对作业范围内发生的顶帮问题进行观察，必要之时可以采用相应的设施来进行逼帮；在铺网的时候应安排特定人员监管闭锁，作业范围内前后十组支架应禁止操作。

3）在实施操作之前，对绞盘、钢丝绳等部件的完好状况进行详细检查，在确保不存在受损问题的前提下才可以开机。

4）在柔性网进行下部割煤的时候，相应的司机必须严格遵照要求进行操作，安排特定人员来监管滚筒的运行状况，禁止滚筒出现旋转挂网。

5）在移架之前，必须要确保柔性网保持1 m 以上的展开长度，避免绞盘钢丝因支架迁移而受到相应的作用力，从而避免绞盘或钢丝绳受到损坏。

6）刮板运输机内在进行人工装网操作时，必须停止运行、闭锁，安排专业人员来看守闭锁。