綜采工作面回采巷道的布置與支護(hù)綜采支架壓力檢測儀

1、概述 綜采工作面回采巷道的布置與支護(hù)綜采支架壓力檢測儀應(yīng)用

安徽淮南潘一礦投產(chǎn)于 1983年12月26日 ，是淮南礦業(yè)集團(tuán)公司第一座大型現(xiàn)代化礦井，多年來一直承擔(dān)著繁重的產(chǎn)量任務(wù)，屬于典型的高強(qiáng)度開采礦井，今年產(chǎn)量可達(dá)到400萬噸。

13-1煤層是潘一礦的主采煤層之一，煤厚4.8- 7.5米 。礦井投產(chǎn)初期，由于受技術(shù)條件的限制，全部采用分層開采工藝，形成了目前在采區(qū)階段內(nèi)，實(shí)體煤區(qū)段和底分層區(qū)段并存的格局。2002年，隨著礦井第一個放頂煤工作面的成功回采，標(biāo)志著采煤技術(shù)水平上升到了一個新的層次，這必將帶動礦井其它專業(yè)技術(shù)的發(fā)展。“采掘并舉，掘進(jìn)先行”，掘進(jìn)技術(shù)必須迎頭趕上。

2、問題的提出

潘一礦是高瓦斯突出礦井，13-1煤層的瓦斯含量更是達(dá)到了 15m3 /t左右，且為高突煤層。在掘進(jìn)過程中，由于必須嚴(yán)格執(zhí)行“四位一體”防突措施，每月實(shí)際進(jìn)尺時間僅占全月的1/3不到，嚴(yán)重制約了掘進(jìn)的單進(jìn)水平，平均月進(jìn)僅 90米 左右。而工作面推進(jìn)，由于在回采前采取了全面的瓦斯消突措施，回采進(jìn)度大大提高，平均每月可以達(dá)到 120米 左右，采掘進(jìn)度比例嚴(yán)重失調(diào)。

潘一礦13-1煤層的頂板為復(fù)合頂板，直接頂為2.2- 4.2米 厚的泥巖和砂質(zhì)泥巖，中間發(fā)育0.2- 0.8米 的13-2煤層，向上為粉細(xì)砂巖老頂。加之綜放面的回采巷道跨度較大，一般在 4.6米 以上，所以采用錨桿支護(hù)時，頂板的控制難度較大。若要跟煤層底板掘進(jìn)，則要丟頂煤，而該煤層的f值只有1.5左右，采用錨桿支護(hù)基本上不可能成功。但若要采用架棚支護(hù)，增加了上、下風(fēng)巷改棚和回棚工序，將嚴(yán)重制約放頂工作面的高產(chǎn)高效。

綜上所述，潘一礦的綜采放頂煤工藝要得以健康、持續(xù)地發(fā)展，就必須解決掘進(jìn)的進(jìn)度問題以確保采面接替、解決巷道的支護(hù)問題以確保高效回采。通過近年來的不懈努力，礦井逐漸探索出從調(diào)整巷道的布置方式和改進(jìn)支護(hù)工藝兩個方面來解決上述問題。

3、問題的分析與解決  綜采工作面回采巷道的布置與支護(hù)綜采支架壓力檢測儀應(yīng)用

3.1  關(guān)于進(jìn)度問題。 

在高突煤層中掘進(jìn)巷道，如果沒有條件預(yù)先進(jìn)行區(qū)域性消突，那么在施工過程中采取“四位一體”防突措施是必須的，對掘進(jìn)進(jìn)度的影響是不可避免的。能不能通過科學(xué)的布置巷道解決這一問題，是礦井多年來積極探索的課題，并于去年取得了成功。通過在相鄰工作面采空區(qū)內(nèi)的底分層中外錯式布置綜放面的上風(fēng)巷----即將待掘工作面的上風(fēng)巷布置在上階段采空區(qū)內(nèi)，既避開了瓦斯的影響和礦山應(yīng)力集中帶，又有效地解決了沿空送巷的煤質(zhì)問題，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

3.2  關(guān)于支護(hù)問題。

煤巷錨桿支護(hù)以其積極主動的特點(diǎn)正在全煤行業(yè)推廣應(yīng)用，而在綜采放頂煤工作面的回采巷道，采用錨桿支護(hù)代替架棚支護(hù)，可以免去采煤過程中的上、下風(fēng)巷回棚工序，這對于實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效意義重大。因此近年來，潘一礦掘進(jìn)專業(yè)一直與合肥煤研所緊密合作，致力于大斷面復(fù)合頂板條件下錨梁網(wǎng)支護(hù)技術(shù)的研究，取得了實(shí)質(zhì)性的突破，現(xiàn)已在全礦推廣使用。

4、技術(shù)應(yīng)用實(shí)例

4.1錯層位沿空送巷

4.1.1 工作面概況

2322（3）工作面是潘一礦13-1煤層的一個綜采放頂煤工作面，東起東二13-1西煤下山，西至開切眼。上鄰2312（3）采空區(qū)，下方為實(shí)體煤。該面設(shè)計(jì)走向長 933m ，傾斜寬 180m ，采深 600m 。2322（3）面13-1煤層賦存較穩(wěn)定，煤厚5.8～ 6.7m ，傾角7°～9°，煤層瓦斯自然含量14～ 15m3 /t，具有煤與瓦斯突出危險性。

上鄰2312（3）綜采工作面于1995年5月采畢，至今已有8年。跟13-1頂板回采，采高 3.0m ，底分層剩余煤厚約2.0～2 .5m ，頂板活動已經(jīng)穩(wěn)定，再生頂板也膠結(jié)形成。

4.1.2 技術(shù)方案  綜采工作面回采巷道的布置與支護(hù)綜采支架壓力檢測儀應(yīng)用

根據(jù)殘余支承壓力分布情況，在煤體側(cè)可將采區(qū)沿傾斜方向分為5個不同的地帶，其中1為卸載帶，2、3、4為支承壓力影響帶，5為原巖應(yīng)力帶。在采空區(qū)，支承壓力小于原巖應(yīng)力。根據(jù)我礦底區(qū)綜采實(shí)踐，一般將底區(qū)工作面巷道內(nèi)錯原頂分層巷道3~ 4m ，這時的頂板壓力較小。所以我們將2322（3）上風(fēng)巷外錯2312（3）下順槽 3m ，并在底分層中掘進(jìn)巷道，如圖（1）所示。

為保障2322（3）綜放面的安全回采，該技術(shù)方案配套采取了探放2312（3）采空區(qū)積水和防止采空區(qū)自燃發(fā)火等一系列安全技術(shù)措施。

2322（3）上風(fēng)巷在掘進(jìn)過程中實(shí)現(xiàn)了“兩小一快”，即瓦斯小、地壓小、進(jìn)度快，平均月進(jìn) 400米 ，確保了回采接替。為淮南礦業(yè)集團(tuán)公司同類礦井的回采巷道布置開拓了新的思路，積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)，具有深遠(yuǎn)的社會意義。

4.2大斷面復(fù)合頂板條件下錨梁網(wǎng)支護(hù)技術(shù)

4.2.1   巷道概況

2622（3）綜放面下風(fēng)巷位于礦井西三采區(qū)，東起13—1煤層回風(fēng)下山，西至2622（3）切眼。巷道設(shè)計(jì)全長為 1083米 ，寬 4.6米 ，高 2.6米 。13-1煤層傾角平均7°，煤厚平均 4.48m 。

頂板自下向上為：泥巖（厚 0.78m ）、13—2煤層（厚 0.67m ）、泥巖及砂質(zhì)泥巖（厚 1.58m ）、粉細(xì)砂巖（厚 10.62m ）;直接底為泥巖，厚度0.72～1 .42m / 0.94m 。

結(jié)合以上地質(zhì)資料，考慮到綜采放頂煤工作面上、下端頭 20米 范圍內(nèi)不放頂?shù)那闆r，為便于提高錨梁網(wǎng)支護(hù)的效果，決定2622（3）下順槽跟13—1煤層頂板掘進(jìn)。

     4.2.2   巷道支護(hù)設(shè)計(jì)

頂板支護(hù)結(jié)構(gòu)采用：錨桿+錨索+12#槽鋼梁+金屬網(wǎng)的聯(lián)合支護(hù)方式，巷幫支護(hù)結(jié)構(gòu)采用：錨桿+鋼筋梯子梁+金屬網(wǎng)的支護(hù)方式。

根據(jù)地質(zhì)資料和錨桿支護(hù)的作用原理計(jì)算，支護(hù)材料及支護(hù)參數(shù)確定為：

錨索選用高強(qiáng)度、低松馳級，每根錨索采用7根￠ 5mm 鋼絞線粘結(jié)組成，直徑￠ 15.24mm ，強(qiáng)度為1860Mpa，最低破斷載荷260KN。錨索長度 4.5m 。

錨桿選用直徑為￠ 20mm 的普通螺紋鋼錨桿，抗拉強(qiáng)度為490Mpa，桿體伸長率≥15%，桿體屈服強(qiáng)度為335Mpa。錨桿長度 2.5m ，錨桿安裝預(yù)應(yīng)力不低于15KN，錨桿螺絲扭矩不低于100Nm。最終抗撥力不小于100KN。

采用12#槽鋼梁作為錨（桿）索托梁，長度為 4.4米 。托板為采用A3鋼加工制作的金屬平托板，規(guī)格為140× 90mm 。8#鐵絲編制的菱形金屬網(wǎng)腰幫背頂，金屬網(wǎng)抗拉強(qiáng)度為：300～500Mpa,伸長率:(標(biāo)距 100 mm )不小于12%。

錨索錨固長度： 1200mm ，每孔采用3卷Z2355型錨固劑。錨桿錨固長度： 800mm ，每孔采用2卷Z2355型錨固劑。

頂部支護(hù)采用4根錨索、2根錨桿配合12#槽鋼梁、8#鐵絲編制的金屬網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)，錨桿（索）間排距850× 800mm 。巷幫支護(hù)：布置4根錨桿配合鋼筋梯子梁、8#鐵絲編制的金屬網(wǎng)支護(hù)，錨桿間排距為800× 800mm 。

4.2.3   工藝流程：  綜采工作面回采巷道的布置與支護(hù)綜采支架壓力檢測儀應(yīng)用

安全檢查→綜掘機(jī)切割進(jìn)尺→進(jìn)行臨時支護(hù)→找平頂板，打頂部錨桿（索）眼→鋪頂板金屬網(wǎng)→架頂板槽鋼梁→安裝錨（桿）索→裁幫→打幫部錨桿眼→鋪設(shè)巷幫金屬網(wǎng)、鋼筋梯子梁→安裝錨桿。

4.2.4   礦壓監(jiān)測

巷道每隔50～100米安設(shè)一組觀測裝置，其監(jiān)測內(nèi)容為：頂板離層情況、頂板及兩幫載荷、頂?shù)装逦灰屏�、兩幫位移量、錨桿錨固力、錨索預(yù)緊力，全巷不少于2個全斷面的支護(hù)載荷觀測，對于支護(hù)變更地段，交岔占、地質(zhì)異常帶、頂板破碎段適當(dāng)增加。

觀測的原始數(shù)據(jù)保持連續(xù)完整，并及時整理分析，以便及時優(yōu)化完善支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)。

該工作面于2004年8月回采完畢，下風(fēng)巷經(jīng)受住了掘進(jìn)動壓和回采動壓的雙重考驗(yàn)，最大變形量為：頂?shù)滓平�量平均�?0.78米 ，兩幫移近量平均為 1.17米 ，未發(fā)生離層及掉頂現(xiàn)象。不僅滿足了安全生產(chǎn)的需要，同時為工作面實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效創(chuàng)造了有利條件。

4、結(jié)論

綜采放頂煤回采工藝是目前國內(nèi)先進(jìn)的采煤技術(shù)，如何促使其發(fā)揮最大優(yōu)勢并確保穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)，是礦井關(guān)注的課題。潘一礦作為一個投產(chǎn)近二十年的老礦，要借助新技術(shù)得以第二次大發(fā)展，就必須進(jìn)行全面的技術(shù)攻關(guān)。近年來，礦井掘進(jìn)專業(yè)技術(shù)人員在巷道布置和支護(hù)方式等方面作了初步的探索，并取得了一定的成效，值得進(jìn)一步完善并推廣。