综采工作面小煤柱开采技术实践

张二林（昔阳县煤矿安全监管巡查队,山西　昔阳　045300）



综采工作面小煤柱开采技术实践

张二林
（昔阳县煤矿安全监管巡查队,山西昔阳045300）

摘 要：为了充分开采煤炭资源，根据矿井瓦斯、自燃发火等地质赋存条件及采煤工作需要，对综采工作面轨道顺槽（回风）支护技术进行了阐述，并详细介绍了小煤柱开采的施工工艺。该技术不仅确保了回风顺槽支护强度和有效断面积，同时也提高了采区煤炭资源的采出率，延长了矿井服务年限。

关键词:小煤柱开采；综采工作面；巷道支护

1　工作面情况

1.1地质特征及开采条件

15111工作面位于矿井开拓大巷南翼，东侧为15109工作面（已回采），西侧未采，南至矿界保安煤柱，北至轨道运输等三条开拓大巷。工作面所处煤（岩）层为一向斜轴部西侧，走向近南北，向东倾斜，倾角0°-6°，为近水平煤层。

1.2顶、底板情况

15111工作面无伪顶，直接顶为砂质泥岩，其厚度7m,上部有一层2m厚泥岩，14#煤线位于其中；老顶为中砂岩，厚8m；直接底为泥岩，厚度约3m，含三到四层煤线，上部为块状泥岩，下部为薄层状泥岩；老底为K1砂岩，厚度为35m，上部粒度较细为粉砂岩。

2　准备工作

2.1巷道布置

15111为首个小煤柱开采工作面，位于矿区南部，工作面采用走向长壁双巷布置方式，巷道方位178°40′13″：一条为15111轨顺（运设备、材料、行人、回风）；另一条为15111胶顺（运煤、进风、行人）。两条均沿15#煤层顶板走向布置，分别长2000m；开切眼沿倾向布置，长度为238m。

2.2巷道支护

（1）为了实现小煤柱开采，对15111轨道顺槽围岩赋存特征进行数值模拟，从而确定合理的支护方案与支护参数。15111轨道顺槽采用18.24m2矩形断面（净宽4.8m，净高3.8m）,采用锚杆+钢筋梯+菱形网+锚索联合支护，其中巷道顶板锚杆间排距为880×800mm，锚杆规格为Φ22×2500mm，每根锚杆使用2卷锚固剂，1卷K2335(在前)，1卷Z2360。由外向里依次通过配套螺母、半球形调心垫圈、尼龙减摩垫圈、蝶形托盘压紧钢筋梯和菱形网片，与岩石严密接实。锚杆拉力不低于135KN，锚固长度2500mm，锚固力不低于150KN，锚杆预紧扭矩≥300N·M，为提高支护强度顶锚索间排距1200×800mm，打在两排锚杆中间，平行布置。锚索与顶板垂直，使用3卷锚固剂，1卷k2335（在前）和2卷z2360，托盘使用300×300×10mm方托盘配合150×150×10mm蝶形托盘。顶网长边垂直巷道中线铺设，帮网顺巷铺设，网片间搭接长度不小于100mm，每200mm连一扣，联网丝为长600mm的12#双股铁丝。顶锚索为Φ21.8×7300mm，预紧力不小于300KN，锚固长度不小于2600mm，锚固力不小于500KN。

（2）巷道两帮支护：因15111轨道顺槽左帮与15109采空区相隔6.5m,为了保证支护强度，在左右两帮布置锚杆（长Φ22×25001600mm，间排距850×800mm，技术要求同顶锚杆）的基础上，采用Φ22中空注浆锚索加固两帮煤体。其中：左帮采用Φ22×4000mm锚索加固，间排距1500×1600mm；右帮（为实体煤）采用Φ22×5000mm锚索加固，间排距1900×1600mm。

2.3材料、设备准备

材料设备准备：中空注浆锚索、42.5#水泥、YCD-22锚索涨紧泵、ACZ-Ⅰ水泥添加剂、风动注浆泵、风煤钻、φ32PDC钻头、φ19×1000mm麻花钻杆、止浆塞、棉纱等。

2.4锚索布置技术参数

（1）15111轨道顺槽沿煤层顶板掘进，在现有支护情况下不再对顶板进行中空注浆锚索补强支护。

（2）煤柱侧巷道帮部每排布置2根中空注浆锚索，规格为Ø22×4000mm，左帮间排距为1500×1600mm，钻孔大小Ø32mm。上部中空注浆锚索位于顶板下1300mm处，上扎20°施工，保证锚索锚固在顶板岩层中，下部锚索与巷道表面垂直布置。树脂锚固剂规格为1卷K2335（在前）和1卷Z2360，托盘规格为：300×300×16mm，锚索外露出锁具控制在150-250mm。

（3）实体煤侧巷道帮部每排布置2根中空注浆锚索，规格为Ø22×5000mm，间排距为1900×1600mm，钻孔大小Ø32mm。上部中空注浆锚索位于顶板下700mm处，上扎20°钻孔，便于中空注浆锚索施工，下部锚索与巷道表面垂直布置。树脂锚固剂规格为1卷K2335（在前）和1卷Z2360，托盘规格为：300×300×16mm。

（4）锚索外露出锁具控制在150-250mm，以上各参数误差控制在±50mm。

3　施工方法

3.1打眼

打眼采用风煤钻钻机，Φ32mm钻头，φ19×1000mm中空钻杆，人扶钻机湿式打眼，眼深左帮3700m，右帮4700mm，误差±50mm，除肩窝角两个钻孔与水平呈20°角打设外，其余钻孔均与岩面垂直，防止打设角度过大，张拉时锚索弯曲影响注浆效果。

3.2安装与封孔

打眼后，进行中空锚注锚索的安装及封孔施工，安装前先安装止浆塞到距锚索端头约300mm后，当孔口破碎呈喇叭口形状时则在锚索索体上缠绕适当棉纱。安装时，将1卷K2335型和1卷Z2360型树脂药卷放入眼中，用中空锚注锚索将药卷缓缓推向眼底，再用连接套头与锚索连接，将连接套头插入锚杆钻机套头后开动钻机，边搅拌边将锚索推至眼底，继续旋转30-45s，稳定后撤下锚杆钻机。

中空锚注锚索打注后，先检查封孔质量，当止浆塞周围存在空隙时，则用棉纱塞紧，再根据封孔位置距巷道壁面的距离，然后依次将止浆塞、托盘、索具安装到位，用张拉千斤顶进行张拉，张拉力不低于100kN，最后检查锚索托盘是否紧贴岩面。但安装时避免出现因张拉使锚索折弯现象，使注浆产生大的阻力。

3.3注浆

按规定的水灰比配好浆液，搅拌均匀，使水泥水化后即可注浆，注浆时，每排自两帮最下部的中空锚注锚索（杆）开始、逐根向上进行。锚索注浆时，先卸下锚索尾部的丝堵，将注浆器连接到锚索尾部的内螺纹上，慢慢扭紧注浆器，然后用注浆管路将注浆器与注浆泵进行连接；锚杆注浆时，通过注浆快速接头将锚索尾部与注浆管路连接。

4　结论

（1）15111工作面小煤柱开采走向长度为2000m，可多回收煤炭48.7 万吨（原留隔离煤柱40m，现留6.5m）。

（2）巷道安全性能好，矿压小，可保证有效的巷道断面，满足采煤工作面的设备运输、行人、通风及瓦斯防治工作需要，减少了长期用人刷帮、卧底维修巷道费用，是实现矿井安全高效的有力途径。

DOI :10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.01.049