煤矿综放工作面末采期间生产技术探析

孔令达

（晋能集团有限公司，山西 太原 030006）

1 工作面概况

晋煤某矿2-106B工作面位于井田东北部，四周均不受采动影响。2-106B工作面开采区域为复采残采区，2#煤上部2m左右的煤层已被小窑用巷采或房柱式采法破坏，受其影响，可采煤层采高取3.4m。工作面总体呈一斜向北西的单斜构造，煤层产状：走向N46°E，倾向NW，倾角1°～5°。2-106B工作面走向长500m，倾斜长230m，地面标高730～870m，工作面底板标高666～684m，工作面埋深60～186m。顶底板岩性如表1所示。通过井下实地考察，对2-106B巷受采动影响段受小窑破坏情况进行统计分析，44.44%的巷段顶板成型较好，可以便捷地施工锚索，其余56%巷段刹顶背板较厚，紧贴顶板岩面施工锚索不便。

2 2-106B回采工作面矿压规律分析

2.1 工作面矿压特征

2018年3月中旬，煤矿开始对2-106B工作面进行2#复采煤层的回采，通过矿方对2-106工作面的矿压观测结果可知，2-106B工作面初次来压和周期来压步距均为 10～12m，工作面安装有 127架ZF6000/18/36型中间架和6架ZFG6000/20/34H型过渡架，工作面来压期间，支架的初撑力较小，回采中支架最大工作阻力为 17～20MPa，工作阻力在3000～3500kN之间。

通过矿压观测可以看出，2-106B工作面在回采过程中，工作面压力不大，动压显现不明显。

2.2 超前采动影响范围和程度分析

为进行回采工作面超前采动的影响范围和程度分析，拟通过监测超前支护单体支柱的压力来获得超前支承压力的范围。即在2-106B巷内采用单体支柱应力计监测4个单体支柱的应力变化情况，其测点号分别命名为为 1#、2#、3#、4#，在监测期间，保持单体支柱固定不动，待采煤工作面完全推进过该区域时予以撤除。在工作面推进期间，1#-4#超前单体应力监测数据如表2-表5所示，1#-4#超前单体应力监测曲线图如图1-图4所示。

表2 1#超前单体柱应力监测点

表3 2#超前单体柱应力监测点

表4 3#超前单体柱应力监测点

表5 4#超前单体柱应力监测点

图1 1#超前单体柱应力监测曲线图

图2 2#超前单体柱应力监测曲线图

图3 3#超前单体柱应力监测曲线图

图4 4#超前单体柱应力监测曲线图

由图1-图4可以看出，2-106B复采工作面的超前应力呈现离工作面越近应力越大的特征[1]，通过分析，确定出2-106B回采工作面超前支承压力影响范围在18.4m之间，超前应力峰值点在5.6m～7.5m范围内。

3 2-106B工作面末采阶段工艺设计

3.1 末采前准备工作

1）230m联巷为梯形巷道，需在梯形段巷道棚梁顶部（距2-106B回采侧棚梁梁口600mm处）和巷道一帮（靠近2-106B回采侧），采用组合锚索（锚索间距为1800mm）配合12#矿用工字钢（3.4m）和垫片联合支护，每组锚索悬吊5排棚梁。顶锚索选用ф17.8×9300mm，帮锚索选用ф17.8×5300mm且距巷道底板1300mm；

2）待230m联巷皮带回撤后，采用DW-35型液压单体支柱对该巷两帮进行加强支护。

当工作面推进距停采线60m时，上述锚索支护必须完成。未施工点必须支设单体柱，加强顶板支护（皮带机头水仓处单体柱要穿柱鞋）[2]；当工作面推进至停采线时，上述单体柱支护必须完成。

3.2 工作面末采工艺

3.2.1 施工工艺

2-106B工作面末采施工工艺如下：

收护帮板、收网→割煤→移架→推溜→打护帮板→联网→收护帮板、收网。

当末采每循环5刀（3m）时，必须对正巷转载溜槽进行回撤。

3.2.2 施工方法

工作面整体推进至428m处时开始进行末采，末采割煤共计20刀，机组割第一刀煤后沿工作面铺设菱形网。

第1刀：首先在支架上部平行于工作面铺设230m的2寸钢管，然后在钢管上部连接第一道铺菱形网（单层），要求菱形网长边与工作面方向一致；网与网搭接，长边搭接100mm，短边搭接200mm，每隔100mm用联网丝将钢管与网进行固定（菱形网采用10#铁丝编制，规格为：长×宽=10000×800mm，网格为 50×50mm）。

钢管铺设完成后，为保证推进时钢管与菱形网能顺利上梁，在支架前梁处施工一排锚索（锚索间距3m，与顶板垂直方向呈25°角施工，锚索选用ф17.8×5300mm，采用CK2340、Z2388型树脂锚固剂各2条进行锚固，配合12×400×400mm钢板及锁具张拉预紧30MPa）；锚索施工完毕后与第一道网进行搭接再次铺设一道单层网。

第2-20刀：距停采线剩余11.4m时，即第2刀煤割完后，在铺网平直、没有搓网的情况下，开始沿工作面铺设第一道双层网，否则继续向前铺设一道单层网。铺双层网时，下层网与上层网顺茬铺设（上层网压下层网），上层超前下层网宽度的1/2，采用联网丝每隔100mm进行双股联接。联网时，相邻两排菱形网短边搭接口左右错开300～400mm。铺网超前割煤刀数两刀。

第3-20刀：距停采线剩余10.2m时，即第3刀煤割完后，开始沿工作面方向在网中间挂ф28mm钢丝绳，每割一刀煤，拉一根钢丝绳，钢丝绳两头必须用绳卡固定在正、副巷的顶锚索上，每隔200mm用联网丝将钢丝绳与菱形网进行固定（巷道锚索垂直顶板呈25°角施工[3]，其中，锚索选用ф17.8×9300mm型锚索，锚固剂采用CK2340、Z2388型树脂锚固剂各2条进行锚固[4]，配合12×400×400mm钢板及锁具涨拉预紧至30MPa）。每端用4个绳卡，此后每个循环挂一道钢丝绳至第20刀割完（钢丝绳间距0.6 m，共铺设17道钢丝绳）。

第13刀：距停采线剩余4.8m时，开始在支架顶梁前端沿顶板平行于工作面方向施工第一排顶锚索，共施工8排顶锚索。

第17-20刀：此段为回撤通道，工作面推进到距停采线剩余2.4m时，即第16刀煤割完后（割16刀过程中不允许拉超前架），拆除支架连接头，将工作溜子与支架脱离，使用单体支柱进行推溜[5]；工作面推进到停采线时，即机组割最后一刀煤后，对最后一排顶锚索进行施工，同时在煤壁施工帮锚杆，当架前顶板压力增大，破碎时，采用人工用风镐刷扩的方式，最终形成回撤通道。

4 2-106B工作面回采期间巷道状态

2-106B巷道的超前支护措施是在两架梯形棚中间的两帮各补打一个单体支柱，在巷道中间偏右侧补打一个单体支柱。

为了进一步评价2-106B工作面末采阶段巷道围岩的稳定性，在2-106B工作面回采过程中的起始230m期间段对2-106B巷道进行了全程的考察，主要的目的是考察2-106B工作面的超前支承应力对2-106B巷道的影响。经考察，230m巷道除了局部范围变形较严重，其余范围巷道状态良好，完全能够满足回采需求，巷道状态如图5所示。

图5 2-106B2巷道状态

5 结 语

针对晋煤2-106B工作面地质情况，进行了工作面矿压显现分析，设计了该工作面在末采阶段的施工工艺，并提出相应的支护控制技术。通过监测观察，在工作面回采过程中的230m范围内，巷道围岩除了局部范围变形较严重，其余范围巷道状态良好，完全能够满足回采正常使用需求。实践证明，2-106B回采工作面末采阶段工艺设计合理，具有一定的推广价值。