煤矿实际生产过程工作面的交替是必不可少的环节,工作面搬家的效率在一定程度上决定着工作面的生产效率。但是,由于各个工作面顶底板、地质、水文以及煤层等情况的差异性,回撤巷道受到工作面超前支承压力的影响导致巷道顶板下沉、煤壁片帮的支护问题的出现,从而影响工作面设备的回撤效率[1]。因此,本文开展关于综采工作面的设备回撤通道支护的相关研究,为提升设备回撤效率提供指导。具体阐述如下:
郭庄煤矿开采煤层平均为5.9m,不稳定煤层所占比例较多。本文着重对郭庄煤矿某煤层工作面进行研究,该工作面煤层厚度为4.25m,属于稳定煤层。该煤层工作面瓦斯的绝对涌出量为4.55m3/min,瓦斯相对涌出量为7.41t/min。
经分析探测结果及实测数据可知:该煤层工作面的正常涌水量为12.5m3/h,最大涌水31m3/h。目前,为工作面所配置排水系统的最大排水能力为45m3/h。
该煤层工作面煤层的平均抗压强度为21.39MPa,平均抗拉强度为1.04MPa;工作面顶板岩层的平均抗压强度为21.45MPa,平均抗拉强度为0.9MPa。
结合实际生产过程中的现象监测和数值模拟分析可知:煤层工作面开采所产生的动载荷对回撤通道的影响较大,导致回撤巷道变形严重,严重威胁工作面的交替工作。回撤通道目前支护存在的主要问题总结如下:
(1)回撤通道顶板下沉量大
目前,回撤通道工作面所采取的支护方式为:在液压支架普通支护的基础上采用锚杆锚索的联合支护方式。通过对现场工作面顶板监测数据分析可知:当工作面推进至距离回撤通道10m的位置时,回撤通道顶板已经出现了下沉的现象;当工作面继续推进并贯通于回撤通道后,顶板的实际下沉量为431mm;待回撤通道设备搬迁期间至最终结束,顶板的最大下沉量可达722mm。即说明,回撤通道当前所采用的支护方式存在支护效果差的问题[2]。
此外,由整个工作面顶板下沉量的对比可知,回撤通道中部的下沉量较大。经分析,导致上述现象的主要原因为液压支架的工作阻力无法满足支护需求。
综上所述,需对巷道顶板的支护措施进一步加强的同时,提高液压支架的工作阻力。
(2)回撤通道巷道两帮破坏严重
受工作面开采动压的影响,回撤通道正帮煤壁片帮现象严重,最终导致整个煤壁均发生了片帮的现象。由于煤壁片帮现象严重,导致液压支架底座上集聚了大量的片帮煤,大大影响了搬家的效率[3]。经对现场支护情况进行分析,导致煤壁片帮严重的主要问题是未对正帮采取支护措施,随着工作面的推进所产生的动压对煤壁的影响越大。
此外,尽管回撤通道负帮采取了锚索的支护方式,能够对片帮起到适当的支护效果,但仍不满足现场工作要求。因此,在对回撤通道正帮采取支护措施的同时,应加强对负帮的支护。
针对回撤通道支护问题,首先采用锚杆锚索联合支护方式对回撤通道顶板、负帮和正帮进行支护,具体支护参数如下:
①回撤通道顶板锚杆支护参数:锚杆直径为18mm,锚杆长度为2000mm,锚杆间距为800mm,锚杆排间距为800mm;同时在顶板铺设规格为100mm×100mm的金属网;
②回撤通道负帮锚杆支护参数:锚杆直径为18mm,锚杆长度为2000mm,锚杆间距为1000mm,锚杆排间距为800mm;同时为回撤通道负帮配置网孔规格为50mm×50mm的菱形金属网;
③回撤通道正帮锚杆支护参数:锚杆直径为18mm,锚杆长度为2000mm,锚杆及其排间距均为800mm;
④针对回撤通道顶板还需采用锚索支护,具体支护参数如下:锚索直径为15.24mm,锚索长度为6500mm,每排锚索的数量为3根,锚索的排间距为1600mm。
工作面回撤通道锚杆锚索联合支护布置图如图1所示:
经实践表明,采取如3.1所述的基本支护手段后回撤通道的支护效果未能够满足实际生产需求。故,需在基本支护的基础上采取相应的强化支护手段[4]。
为保证回撤通道顶板不受工作面开采动压的影响出现下沉的现象,在顶板采用加注马丽散的手段对顶板破碎的岩层进行加固。具体加注马丽散的位置为距离回撤通道正帮1m,距离回撤通道负帮0.5m。
目前,回撤通道负帮主要采用锚杆支护,在此种支护手段下仍然出现变形量大、片帮煤块撑破金属网的现象。为此,在原有锚杆支护的基础上加设锚索支护,具体采用锚索的支护参数为:锚索直径为15.24mm,锚索长度为6500mm,锚索的间距为2000mm,锚索的排间距为1600mm。
经“2”中分析可得,目前工作面回撤通道所采用液压支架工作阻力不满足实际生产的需求,因此应选用具有较高支护强度的液压支架或者采用垛式液压支架对顶板进行支护[5]。工作面回撤通道液压支架支护断面结构如图2所示:
针对工作面回撤通道采用3.2所述的强化支护方案后,回撤通道的支护效果与以往支护手段的支护效果对比如表1所示:
回撤通道的支护效果将直接决定工作面的搬家效率,本文以郭庄煤矿某煤层工作面为例对其回撤通道的支护方案进行强化设计,具体总结如下:
(1)回撤通道顶板除采用锚杆锚索的普通支护方案后,还需加注马丽散对顶板破碎围岩进行加固;对紧采用锚杆支护的负帮采用锚索支护进行强化;采用工作阻力更大的高强度和垛式液压支架对顶板进行支护;
(2)对回撤通道工作面的支护方案进行强化处理后,巷道两帮的移近量禁烧270mm,巷道底板的移近量减少270mm;顶板下沉量减少648mm。
摘要：为实现回撤通道的高效搬家,以郭庄煤矿某煤层工作面为例在分析地质、水文以及煤层等情况的基础上,分析当前支护方案下所出现的支护问题并对原因进行分析,同时针对性的对回撤通道工作面的支护方案进行强化,并对最终支护效果进行对比。
关键词：回撤通道,锚杆,马丽散,锚索,液压支架
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[3] 张延明.综采工作面回撤通道支护技术实践[J].煤矿安全,2010(11):44-45.
[4] 彭博,范映冲,杨凯,等.唐家河矿区综采工作面回撤巷道支护参数优化设计[J].煤炭技术,2017(10).
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[7] 李文艺.浅埋煤层综采面回撤通道支护技术的研究和应用[J].煤矿现代化,2014,000(004):1-2.
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