韓建鋒

(山西晉城無(wú)煙煤礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司 寺河礦,山西 晉城 048205)

目前,寺河礦正處于“一礦兩井”開(kāi)采階段,面臨著西井區(qū)較東井區(qū)瓦斯含量更大、“三軟”煤層發(fā)育雙重性開(kāi)采現(xiàn)狀。文章以典型西二盤(pán)區(qū)W2302工作面為工程實(shí)踐背景,總結(jié)探討大采高工作面快速末采技術(shù)方案經(jīng)驗(yàn)和安全措施,為寺河礦東、西兩井打造高瓦斯千萬(wàn)噸精品礦井提供技術(shù)支撐,同時(shí)也給晉城礦區(qū)西部新建特大型礦井類似工作面安全、順利、快速通過(guò)構(gòu)造提出參考依據(jù)。

1 工作面背景

W2302工作面傾斜長(zhǎng)度為295.3 m,走向長(zhǎng)度為904.2 m,煤層厚度6.3 m。末采前已提前施工主撤通道,通道高4 m,寬3.8 m。根據(jù)坑透及現(xiàn)場(chǎng)綜合分析,2#坑透異常區(qū):影響范圍為推進(jìn)度180 m～247.2 m之間,坑透顯示場(chǎng)強(qiáng)衰減值為-10～-20。根據(jù)此區(qū)域的千米鉆孔及地質(zhì)資料綜合分析,該坑透異常區(qū)受向斜軸部的影響,為應(yīng)力集中及頂板破碎帶,此區(qū)域的軟煤發(fā)育、頂板較破碎,瓦斯賦存異常,回采時(shí),將會(huì)出現(xiàn)片幫、冒頂?shù)痊F(xiàn)象。

2 工作面快速末采技術(shù)措施

為保證該工作面在“三軟”煤層快速高效的末采,在充分利用以往末采經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,結(jié)合本工作面實(shí)際地質(zhì)條件,確定采用工作面沿頂抬底調(diào)整采高,同時(shí)在工作面軟煤區(qū)片幫大的區(qū)域、兩順槽三角區(qū)注漿加固煤體的工藝。主要涉及末采準(zhǔn)備工作、煤體加固注漿、末采工藝、安全管理等方面。

2.1 末采準(zhǔn)備工作

工作面推進(jìn)剩余14 m開(kāi)始末采上網(wǎng)?，F(xiàn)場(chǎng)以地測(cè)實(shí)測(cè)進(jìn)度,在工作面兩順槽距主撤通道里幫15 m～0 m掛牌標(biāo)記。較以往經(jīng)驗(yàn),末采臨近主撤,采場(chǎng)周圍煤體擾動(dòng)大,頂板壓力顯現(xiàn)明顯。末采前及末采期間必須加強(qiáng)工作面兩順槽頂幫支護(hù)管理,補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)、保證超前支護(hù)直線度和初撐力。末采前要求對(duì)工作面所有支架進(jìn)行檢查,確保作業(yè)時(shí)支架不漏液、不竄液、不自動(dòng)卸載,保證支架動(dòng)作靈敏、可靠。末采前將末采所用材料全部準(zhǔn)備到現(xiàn)場(chǎng)。末采上網(wǎng)前1 d～2 d,提前將工作面支架絞盤(pán)安裝完畢,支架頂梁小滑輪吊掛到位。上網(wǎng)前一天,將網(wǎng)運(yùn)輸?shù)巾槻巯锏纼?nèi)。末采上網(wǎng)停機(jī)前,將采煤機(jī)停在50#架—60#架,并將30#架—60#架范圍采煤機(jī)掃出空刀,以便于調(diào)整上網(wǎng)時(shí)采煤機(jī)能夠前后移動(dòng)。

2.2 煤體注漿加固

兩順槽注化學(xué)漿維護(hù)三角區(qū),注漿眼距5 m,眼深8 m,眼高2.5 m,注漿眼角度向上15°。主撤加固采用水泥漿和化學(xué)漿配合的方式。工作面推進(jìn)剩余100 m時(shí),先在主撤埋管注水泥漿,眼深20 m,眼距10 m,眼高2.5 m,角度15°。在推進(jìn)剩余50 m時(shí),注化學(xué)漿,眼深8 m,角度30°,高度2.5 m。工作面注漿加固:為保證14 m順利上網(wǎng),工作面推進(jìn)至17 m左右時(shí),停機(jī)進(jìn)行注漿,眼深6 m,眼高2.5 m,每5個(gè)支架施工1個(gè)注漿眼。注漿量控制在每孔2 t,或壓力達(dá)到10 MPa。

2.3 末采工藝

末采工藝是整個(gè)工程的核心工序,其合理安排直接影響順利末采。采用“煤礦井下用聚酯纖維增強(qiáng)塑料網(wǎng)假頂”進(jìn)行末采。此網(wǎng)片沿傾斜方向使用四卷網(wǎng),長(zhǎng)度均為83 m,總共332 m,沿推進(jìn)方向長(zhǎng)度16 m,其中前5 m采用JD PET 600×400 MS的網(wǎng)片,后11 m采用JD PET 800×800 MS網(wǎng)片,為增加網(wǎng)的強(qiáng)度。網(wǎng)片中由廠家直接編好Φ12.5 mm的鍍鋅鋼絲繩8趟。末采工藝流程圖見(jiàn)圖1。

圖1 末采工藝流程圖Fig.1 Process flow chart of final production

其中關(guān)鍵步驟中柔性網(wǎng)配合采煤、移架的過(guò)程如圖2-圖4所示。

圖2 采煤機(jī)割煤前,將纖維網(wǎng)用手動(dòng)絞盤(pán)絞起,開(kāi)始割煤Fig.2 Before the cutting of coal cutter (the fiber net is winched with a manual capstan to start cutting)

圖3 采煤機(jī)割煤后,松開(kāi)手動(dòng)絞盤(pán)將纖維網(wǎng)放下,然后跟機(jī)拉架Fig.3 After the cutting of coal cutter (the fiber net is put down by loosing the manual capstan to pull back the bracket)

圖4 拉架后,將纖維網(wǎng)用手動(dòng)絞盤(pán)絞起,采煤機(jī)返機(jī)清浮煤Fig.4 After pulling the bracket (the fiber net is winched by the manual capstan and the coal cutter returns to clean float coal)

2.3.1采高管理

保證上網(wǎng)的安全快捷,采高則是一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)。因煤體酥軟,頂煤留不住,采用“抬底端頂”方式,即將工作面底板適當(dāng)抬起,留0.5 m～1.0 m厚底煤,支架頂梁端直接頂，且保證采高降低到5.0 m～5.5 m之間。采用抬一刀平一刀的方法。施工方便,同時(shí)能夠使支架處于一個(gè)良好的支撐高度和支護(hù)效果。當(dāng)煤層厚度不斷發(fā)生改變時(shí),對(duì)采煤機(jī)司機(jī)調(diào)整采高及工程質(zhì)量會(huì)提出更高的要求。嚴(yán)禁出現(xiàn)臺(tái)階、陡坡、凹坑而導(dǎo)致的倒架、歪架現(xiàn)象,同時(shí)每次拉架時(shí)支架工利用提底千斤提底，以防止支架鉆底。上網(wǎng)后,必須再次將底板調(diào)整,保證末采期間底板留煤不超過(guò)0.5 m,便于設(shè)備的回撤。

2.3.2施工上網(wǎng)錨桿

為保證上網(wǎng)安全、在每個(gè)支架護(hù)幫板之間煤幫施工2個(gè)～3個(gè)樹(shù)脂幫錨桿護(hù)幫,每架施工一個(gè)頂錨桿作為掛網(wǎng)吊點(diǎn)的頂錨桿,頂錨桿采用Φ18-M20-2 000 mm特制圓鋼錨桿,并且在錨桿外露部分安裝一頭開(kāi)口的馬蹄,方便掛網(wǎng)。施工時(shí),在工作面安裝12臺(tái)頂鉆、18臺(tái)幫鉆,三人一臺(tái)頂鉆,兩人一臺(tái)幫鉆。4 h可施工完畢。若工作面出現(xiàn)連續(xù)數(shù)架頂板破碎無(wú)法施工錨桿時(shí),可在頂板破碎段兩側(cè)前梁位置施工4.4 m錨索作為吊點(diǎn),使用40T鏈將2寸鋼管吊于兩側(cè)錨索上,用2寸鋼管作為上網(wǎng)的吊點(diǎn)。

2.3.3運(yùn)輸機(jī)運(yùn)網(wǎng)方法

采用工作面刮板輸送機(jī)逐卷進(jìn)網(wǎng)的方式,進(jìn)一卷掛一卷。使用40T鏈將網(wǎng)頭與刮板運(yùn)輸機(jī)鏈條豎環(huán)聯(lián)接，然后啟動(dòng)運(yùn)輸機(jī)運(yùn)網(wǎng)。

2.3.4割煤貫通

上網(wǎng)后割煤貫通過(guò)程中,利用聯(lián)接網(wǎng)頭和檢修設(shè)備期間，對(duì)工作面煤體破碎、片幫嚴(yán)重區(qū)域再次進(jìn)行加固注漿。如仍然片幫大、頂板破碎造成冒頂,第一時(shí)間停運(yùn)刮板輸送機(jī)，使用單體柱戧在支架頂梁與護(hù)幫板之間,形成一個(gè)三角形支點(diǎn)逼住煤幫，防止大量矸石冒落壓死刮板運(yùn)輸機(jī)。開(kāi)機(jī)后用采煤機(jī)割底刀通過(guò)頂板破碎帶。

3 安全管理

為了確保W2302(西段)工作面末采貫通工程的安全順利施工,W2302(西段)工作面末采貫通專項(xiàng)辨識(shí),共辨識(shí)出安全風(fēng)險(xiǎn)32項(xiàng),其中重大安全風(fēng)險(xiǎn)2項(xiàng),較大安全風(fēng)險(xiǎn)7項(xiàng),一般風(fēng)險(xiǎn)4項(xiàng),低風(fēng)險(xiǎn)19項(xiàng),并針對(duì)各項(xiàng)安全風(fēng)險(xiǎn)制定了管控措施,保證了末采有效進(jìn)行。

4 結(jié)束語(yǔ)

寺河礦W2302大采高工作面末采14 m停機(jī)上網(wǎng)至末采結(jié)束共計(jì)3 d時(shí)間。未發(fā)生任何人員傷亡事故,具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。大采高“三軟”煤層末采工藝的成功實(shí)踐,為類似地質(zhì)構(gòu)造條件開(kāi)采積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)和提供了有效的安全技術(shù)。