综采工作面液压支架顶梁与顶板_综采工作面末采顶板控制技术

　　摘 要:三交河煤矿为山西焦煤霍州煤电集团的一个年产300万吨的大型矿井,矿井内共四个采区(三、五、六、下组煤,其中三、五、六采区为平硐开拓)。2个采区负责全矿生产任务,每个生产采区内布置一个回采工作面,即全矿共两个回采面。其中,五采区由于煤层较厚(h=4m),为大采高采区,工作面为大采高工作面,即504回采工作面。根据生产要求,现做出2-504工作面回撤期间回撤工艺及支护技术,如有不妥之处,请给予批评指正。
　　关键词:综采工作面 回撤改造 支护效果 控制顶板
　　中图分类号:TD82 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)05(b)-0103-011 概况
　　1.1?地质
　　2-504工作面井下标高为1097-1134,地面标高:1276-1400,盖山厚度均为300m,工作面回撤期间的四邻关系为:工作面北为五采区准备巷道,南为本工作面采空区,东为2-502采空区,西为2-506工作面。工作面回撤期间,顶底板岩性均为砂质泥岩(密度较高)均为Ⅳ类顶板。
　　1.2?工作面具体情况
　　工作面长:230m,平均倾角4°,高:3.8m～4m。
　　1.3?工作面支架特征
　　工作面两出口前10架均选用ZY10000-26/55两柱掩护支架,工作面支架为ZY2600/26/55支架,支架宽:1750mm,支架降架后长度为2600mm。
　　1.4?回撤方式
　　(1)回撤顺序:由皮带顺槽端向轨道顺槽端,后退式进行回撤,回撤过程中,顶板随回撤前进而自行垮落。(2)回撤方式:采用掩护架掩护,被撤支架自移至通道内在采用回柱绞车调向后,拉出工作面装车。(3)回撤通道规格:宽:4m,高:4m,顶板一般采用锚网梁联合锚索支护,帮部采用锚网梁支护。
　　2 回撤改造原因
　　2.1?掩护支架改造
　　(1)原因:本矿在504回撤前长期采用上述回撤方式进行回撤。缺点:由于支架较长2600mm,掩护支架只有2架,掩护架只支设巷道宽度,面对回撤支架抽出的空间无法支设,支架抽出后,顶板随即垮落,将支架后端掩护梁压住,支架在降架后,调向比较困难,在回撤调向期间,容易将支架拉斜,甚至由于重心掌握不好会将支架拉倒,延误回撤时间,甚至出现人身事故发生。
　　(2)改造后方案:根据上述特征,本矿在回撤基础上,增加三架掩护架,在通道内支设两架作回撤切顶支架的同时,再在通道老山侧,与通道内两支架平行增设一架作为被撤支架抽出后,支架后端掩护梁与悬顶空间的掩护架。优点:在被撤支架降架后,及时将被撤支架后端掩护梁的支架及时拉至被撤支架掩护梁后端,将被撤支架掩护梁上的顶板支撑到位,防止其垮落。如此,有效控制被撤支架的空间内四周顶板,被撤支架不受压力,调向时,直接采用钢丝绳调向旋转,相当容易,减少被撤架调向时间,有效控制顶板垮落。
　　2.2?回撤通道支护改造
　　(1)本矿将回撤通道顶板支护全部改造成锚索联合槽钢,并铺设钢筋网支护,其中锚索加密布置,每1.5m一组,每组4根,锚索深度10.5m。帮部:采用高强锚杆配合“W”钢带支护,锚杆间排距:800×800mm。
　　(2)通道内每30m在顶板正中安装一组顶板离层仪及液压枕,并设专人负责,随时监测顶板情况。
　　(3)研究表明:通道顶板采用超长(深孔)锚索,配合槽钢、钢筋网支护有以下优点。
　　①深孔锚索由于锚索长度长,深度大特征,能增大支护半径,使支护面积扩大,锚索加密布置,能在通道顶板形成支护力叠加的“三角区”。同时,由于锚索支护受力范围较大,能减少顶板对巷道帮部压力,使顶板压力直接传向巷帮深处,减少片帮;同时,由于矿井顶板区域由下向上分为冒落带、裂隙带、弯曲下沉带,由于锚索深度布置,能将直接顶直接锚固到老顶上(即裂隙带),直接顶来压时(或直接顶压力大时),压力能直接传向老顶,老顶压力传向采空区或工作面前方煤壁深处,减少了顶板对支架压力,使支架顶梁压力减小;配合槽钢支护,由于槽钢上平面面积大,与顶板接触面积大,而且横跨通道顶板,能使顶板与支护材料接触面积增大,不会破坏顶板岩性。同时,由于锚索采用全长锚固,能将顶板不稳定岩性锚固成整体,提高通道顶板抗压作用。
　　②将原菱形网改变成钢筋网。由于钢筋网有较大塑性,能紧贴顶板,将顶板局部裂隙区护住,不会产生掉渣,网包现象,不影响通道高度及拉架工作。
　　2.3?回撤方向
　　由于本矿在大采高工作面回撤过程中,采用专用胶轮车进行运输,因此,在专用皮带顺槽和辅助运输顺槽运输区别的不大。经研究表明:为使支架在工作面调向后,拉架容易,减小绞车负荷,可采用由切巷高程较高一侧向较低一侧回撤,使支架由高向低能产生一定分力,利于拉架。同时,如工作面有涌水时,可由切巷两端的低端向高端方向回撤,使切巷内水自行流出进通道掩护支架后的采空区内。
　　3 各种支护材料
　　(1)钢筋网选用1000×2000mm网孔位100mm的6#冷拔丝钢筋网。(2)钢带选用长为3.6m的“W”形钢带。(3)锚索为Φ17.8×10.5m的锚索。(4)锚杆为Φ20×1800m的全锚锚杆。(5)槽钢为11#3.5m长的槽钢。
　　4 技术要求
　　(1)在增加掩护架后,掩护架尽量选用端头工作阻力较大的支架,本工作面选用工作阻力为10000kN掩护架,同时保证掩护架立柱、压力表等部件完好。
　　(2)通道内底板必须见实底岩面,无浮煤,在支架调向时,必须将调向支架范围内底板清理一次,以减小支架与底板摩擦阻力。
　　(3)在被撤支架抽出后,只可向前移动被撤支架掩护梁侧的掩护架,通道支架不可向前移动,防止影响被撤支架的调向。
　　(4)被撤支架前移时,必须将临时支架及掩护架进行补液,保证初撑力达标。
　　5 效果分析
　　5.1?安全性
　　整个工作面从抽架到拉架、移架,没有一次因顶板问题影响到回撤时间。同时,还减少了单体柱的投用。
　　5.2?减少费用
　　通道内顶板采用锚杆配合锚索布置,由于锚索间距过大(3m一组),锚杆间距小,一旦直接顶变形,锚杆支护必定失去效果(由于锚杆支护深度不够),因此会造成多数锚杆失效,补打锚杆或锚索,造成成本增加;本矿504大采高工作面全部采用锚索进行支护,间距由原3m～4m减小为1.5m,同比例材料,效果比较理想。
　　同时,锚杆在顶板发生掉渣后,容易失效,而锚索由于锚固力大,不容易发生失效,比较节约材料。
　　5.3?应用前景方面
　　(1)应用3个支架作为掩护架,可以支持4m宽通道运输,如需加宽通道时,可采用4个到5个掩护架,更加利于抽架及调向工作。
　　(2)如果将工作面溜子、机组与支架同时回撤时,采用3个以上掩护架回撤能起到良好效果。例如在3个以上掩护架下起吊溜子机组等,由于空间大,也不受任何影响。
　　(3)如在工作面顶板为砂岩时,在使用多个掩护架时,还可在边撤架,边割煤,同样也有较好作用。