杨永飞
(安徽淮北矿业股份有限公司朱庄煤矿,安徽淮北 235047)
综采工作面切眼架棚和单体复合支护技术
杨永飞
(安徽淮北矿业股份有限公司朱庄煤矿,安徽淮北 235047)
综采工作面切眼支护控顶面积大,要求支护强度高,特别是在高地压、破碎顶板条件下顶板管理难度异常突出,本文介绍了朱庄煤矿在高地压、破碎顶板条件下架棚巷道率先使用金属限位梁配合液压单体复合支护技术,并分析了较工字钢单一支护的优缺点。同时对切眼施工过程中安全管理进行了分析总结,为以后此类条件下切眼支护提供了经验。
高地压 破碎顶板 架棚巷道 切眼刷大 单体支护
目前,切眼支护技术各矿都在实践中不断的探索,寻找符合本矿实际的支护工艺。朱庄煤矿地压大,围岩破碎,地质构造复杂,巷道支护多采用架棚支护。综采工作面切眼架棚支护技术,通过应用与实践,进行了几次革新,采用架棚和单体复合支护技术,逐步走向成熟。在Ⅲ5416综采工作面,该工艺取得了圆满成功。外注式液压单体在综采工作面切眼刷大施工中的应用与实践,具有科学性、先进性、安全性、实用性,经济效果显著,现场操作方便等特点,对顶板管理具有较好的效果。
1 工程概况
附图1 工字钢单一支护图
附图2 架棚和单体复合支护图
表1
Ⅲ5416综采工作面为Ⅲ4采区左翼第八区段,左跨Ⅲ6采区至矿界(与杨庄矿边界),右以Ⅲ4采区轨道下山为界。该面所采煤层为5煤,层位属二叠系下统下石盒子组。煤层厚度0.7～3.4m,平均3.0m,属中厚煤层。煤层赋存较稳定。老顶为灰色,细、中粒砂岩厚4.0～6.0m;直接顶为黑色含植物叶片化石泥岩,“草帽”状顶板发育,局部为薄层状细砂岩厚2.0～4.0m。
2 支护参数选取
(1)切眼采用工字钢架棚支护,外切眼支护规格为：梁×腿=3.4m×3.0m,净高2.6m;里切眼支护规格：梁×腿=3.2m×3.0m,净高2.6m。切眼刷大后断面为：上宽6.5m,下宽7.9m。外切眼和里切眼交接处采用1m金属限位梁配合DW31—250/100X型液压单体支柱替代工字钢棚腿进行支护,单体打设时一梁一柱,间距1m。
(2)临时支护：超前临时支护采用金属前探梁,前探梁采用3根长4m的24Kg/m轨道,等距离均与布置。每根探梁采用三个固定卡子进行固定。端面防片帮梁固定在前探梁的前端,紧贴迎头煤壁,防片帮梁长度1.8m,每个防片帮梁三个固定点,固定三块厚度30mm的护帮板,护帮板的长度根据巷道端面的实际宽度来确定。每帮护帮探梁采用两根长3m直径50mm的钢管,每根不少于3固定点;护帮板使用钢带加工,每帮护帮板四块并垂直护帮探梁布置、距离顶梁不大于300mm,距底板不大于1000mm,两板间距300mm。
(3)补强支护：外切眼采用1m限位梁配合DW31—250/100X型液压单体支柱超前迎头10m加固支架。里切眼采用1m限位梁配合DW31—250/100X型液压单体支柱滞后迎头2m补强支护。单体打设时一梁一柱,间距1m,距棚梁牙颏0.6m。
3 施工工艺及工序
采用炮掘施工方式：施工外切眼→外切眼超前单体加固→放炮掘进→超前支护→预放钢梁→单体配合限位梁替代外切眼棚腿→里切眼单体补强支护。
4 切眼使用两种支护形式优缺点比较
朱庄煤矿以往采用工字钢单一支护(附图1),该支护为被动支护,支架整体稳定性差,当受巷道两侧水平压力或遇到顶板破碎时,容易推垮工字钢棚,造成冒顶事故,存在诸多不安全、不经济的因素。
架棚和单体复合支护(附图2)在Ⅲ5416工作面施工中得到了成功的运用,从现场使用情况来看,该支护工艺提高了切眼支护强度,有效控制了巷道围岩变形量,支护效果良好,施工的安全性能也得到较大提高。现将架棚和单体复合支护优点分析如下：
(1)提高了工字钢棚的整体稳定性。工字钢架棚为被动支护,顶底板来压支架容易变形,里、外切眼均采用单体补强支护增强了支架抗压能力。里、外切眼交接处的限位梁对两侧的工字钢棚梁水平位移起到限制作用,当支架受到水平侧向压力作用时,可有效减少工字钢棚梁的水平位移,有效避免了顶板来压推棚的现象。选取同一煤层相邻Ⅲ5414综采工作面切眼刷大期间巷道矿压观测情况进行对比：
从矿压观测的效果看,该工艺可有效控制顶底板移近量及两帮移近量,为综采工作面安装提供了较大的作业空间,为综采安装提供了可靠地环境保障。
(2)减少了支护成本的投入。每棚可减少工字钢腿两根,大大减少了掘进施工成本投入,杜绝了资金成本不必要的投入。
Ⅲ5416工作面长220m,棚距0.7m,可少用工字钢腿(220/0.7)×2=628根。每根工字钢按330元。
节约成本：628根×330元/根=207240元。
按矿每年回采6个采煤工作面计算：
每年可实现直接效益：207240×6=1243440元。
(3)优化施工工序,提高施工效率。掘进切眼刷大期间减少了栽棚腿的工作量;综采安装期间避免了回收中间两根工字钢腿。降低了职工劳动强度,为安全生产提供了保障。
5 安全管理
①每次开工前,跟班人员必须对工作地点的安全情况进行一次全面检查,在确认无安全隐患后,方可正常施工。②严格落实“敲帮问顶”制度,打眼前、放炮后及施工过程中,施工人员采用长钎,站在支护完好地点,将巷道顶帮的活矸危岩找净,找顶结束后方可进行后续工作。③规范使用超前临时支护和防片帮设施,严禁“空顶”、“空帮”作业。④单体打设要正规有劲,初撑力不小于6MPa,单体必须穿铁鞋并拴防倒绳。单体要编号管理,每班验收员要对单体颗颗监测并做好记录,发现漏液或损坏的单体必须及时补液或更换。
6 结语
综采工作面切眼架棚和单体复合支护技术实现了高地压、破碎顶板条件下切眼快速、安全施工,对类似条件下切眼支护具有极大的借鉴意义。
杨永飞(1987.02-),男,安徽省淮北市,助理工程师,从事掘进技术管理工作。
