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综采工作面顺槽超高巷道顶板控制技术探索与实践

发表时间：2021/3/16 来源：《中国科技信息》2021年2月作者：张盛

[导读] 综采工作面两巷顺槽掘进期间局部段因巷道超高，无法满足后期安全回采需要。为加强顶板风险管控，本文以171306倾向开采工作面为工程背景，通过探索与实践“无腿工字钢棚+反接木垛+深浅孔注浆”顶板控制技术，有效解决超高巷道顶板管控难题，对于类似条件下的超高巷道顶板管理工作具有一定的指导和借鉴意义。

安徽省阜阳市中煤新集能源股份有限公司刘庄煤矿张盛 236000

摘要：综采工作面两巷顺槽掘进期间局部段因巷道超高，无法满足后期安全回采需要。为加强顶板风险管控，本文以171306倾向开采工作面为工程背景，通过探索与实践“无腿工字钢棚+反接木垛+深浅孔注浆”顶板控制技术，有效解决超高巷道顶板管控难题，对于类似条件下的超高巷道顶板管理工作具有一定的指导和借鉴意义。
关键字：顺槽；超高巷道；顶板控制技术
        0.引言
        目前大采高工作面综合高效开采是煤炭行业发展方向，采煤工作面两巷顺槽巷道掘进期间受大断层等不确定因素影响，易出现局部段巷道超高现象；回采期间工作面上下顺槽自移支架以及端头支架通过超高段巷道时将极易出现支架倒架的风险，不利于工作面顶板安全管控以及高效回采。刘庄煤矿针对171306胶带顺槽超高巷道实际情况，采取“无腿工字钢棚+反接木垛+深浅孔注浆”相结合的施工工艺，不但提高施工效率，而且保证工作面安全回采。
        1.矿井及工作面概况
        1.1矿井概况
        刘庄井田位于安徽省阜阳市颍上县北部，南距颍上县20km，西至阜阳市40km。东西走向长约16.0km，南北宽3.5～8.0km，面积约82.2km2。
        1.2工作面概况
        171306工作面西临171305里工作面，东临西三13-1煤集中大巷，南临171305外工作面及F6断层，北临171306里工作面。171306胶带顺槽为胶带机、单轨吊运输系统共用巷道；受断层影响，171306胶带顺槽中段掘进刹底后造成60m长巷道超高，最大高度达9m。
        2.传统超高巷道顶板管控措施
        2.1传统梯形棚+反接木垛措施
        （1）提前对巷道两侧管线、电缆进行改造并覆盖保护。
        （2）逐棚对超高段巷道开帮、挖腿窝，栽棚腿，用至少两组金属锚杆配合夹板分别将该梯形棚两侧棚腿上、下段固定在帮部，然后上棚梁，最后逐棚挖棚腿窝、载棚腿、上棚梁，如此循环施工。棚梁之间、棚腿之间均安设限位固定装置，保证梯形棚整体性。
        （3）在梯形棚上铺满大板，兼做作业平台；采用直径不小于200mm圆木配合金属耙钉逐层搭设“井”字型木垛直至接实顶板。
        （4）梯形棚下在胶带机外侧纵向施工两路一梁三柱托棚，以不影响运输为原则。
        2.2传统超高巷道顶板管理弊端
        （1）架设梯型棚过程中需要提前进行大量开帮、挖腿窝、栽棚腿、管线电缆改造保护等工作，工程量大、职工劳动强度大。
        （2）施工期间为保障安全，胶带机须停运，无法平行作业，因而施工效率低且施工周期长。
        （3）施工需要使用大量工字钢，无法回收利用，材料消耗量大。
        （4）回采期间须逐架拆除梯形棚棚腿以及棚下托棚，施工难度大，影响工作面推进度。

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        3.无腿工字钢棚+反接木垛+深浅孔注浆措施
        3.1跨越顺槽胶带机以及外侧单轨吊梁上方搭设多层台阶式管扣脚手架作业平台。
        3.2在作业平台上人工操作ZQSJ-140/4.2架柱支撑气动手持式钻机对巷道两帮帮部以及断面层附近按照10m间距施工3m浅孔注浆，待注浆压力稳定1Mpa后，再在浅孔之间补8-10m。深孔交替注浆，直至注浆压力达4Mpa。注浆材料采用水泥单液浆配合水玻璃施工。
        3.3在作业平台上垂直胶带顺槽方向对巷道顶部施工多排5m～13m长锚索，孔深不低于4m，锚固长度不低于2140mm，外露长度根据现场实际控制在1000mm～7500mm长。
        3.4每排采用两根矿用12号工字钢按照横向搭接布置，搭接长度可根据巷道宽度动态调整，然后将锚索端部从搭接处工字钢孔洞中穿出压上锁具，每排锚索不少于7根。工字钢L=4000mm一端按照200mm间距钻5个孔；另一侧距离端部按照200mm、700mm、1400mm、2800mm位置相应钻孔，钻孔孔洞直径50mm。工字钢要跨在单轨吊梁上方，以不影响单轨吊机车运行为原则。
        3.5工字钢搭接处采用不小于3道U型卡配合夹板以及三根锚索固定。每排工字钢之间采用纵向限位拉条配合U型卡、螺栓固定，不少于四处，纵向迈步安设，确保工字钢间连接成整体。工字钢端部贴近巷道两帮处均采用直径不小于12.5mm的钢丝绳从造孔处穿入带紧至巷帮钢带上进行二次保护。
        3.6 U型卡采用φ20mm的圆钢加工，“腿部”车100mm丝；夹板16mm厚，每块分别钻两个直径25mm孔，孔间距125mm；拉条采用12#矿用槽钢，L=1530mm,槽钢割孔直径为20mm，配合直径16mm圆钢作为锁固工字钢棚之用。
        3.7工字钢与巷道顶板间采用直径不小于200mm圆木配合金属耙钉逐层搭设“井”字型木垛直至接实顶板。
        3.8实施效果
        （1）该工艺变“被动支撑”为“主动悬吊”，取材方便，施工简单，安全可靠性高。
        （2）工字钢采用搭接方式，取消副井下长材环节。
        （3）施工可与胶带机运输平行作业，减少施工影响，提高施工效率。
        （4）取消刷帮、架棚环节，极大减少施工工程量。
        （5）采用锚索配合工字钢悬吊，将木垛与巷道顶板锁固成整体，提高围岩支护强度，安全可靠性高。
        （6）回采期间支架可直接通过，无需重复拆除棚腿及托棚，保证回采进度。
        4.结论
        通过探索与实践“无腿工字钢棚+反接木垛+深浅孔注浆””顶板控制技术，减少顺槽巷道维护工程量，解决了工作面回采通过顺槽超高段期间顶板管控难题，降低支架倒架风险，实现了综采工作面稳定安全高效回采，具有较好的推广应用价值。
参考文献
[1]李剑，巨峰等，预掘复合顶超高巷道支护技术研究[J]煤炭科技，2010（1）；
[2]赵炎，大跨度超高巷道锚索悬吊装顶技术[J]山东煤炭科技，2018（3）；