72
2021年第1
期
卢远成
（大同煤矿集团有限公司同忻煤矿，山西 大同 037003）
摘 要 以8102孤岛小煤柱综放工作面为研究背景，针对该工作面受上覆集中煤柱应力影响，巷道变形严重的问题，提出在采煤侧煤帮施工卸压孔、底板开卸载槽、地面水力压裂、巷道顶板补强支护以及单体柱超前支护加固技术和工艺，有效降低强矿压给回采工作面带来的安全风险，实现工作面的安全回采。关键词 孤岛；综放；强矿压；支护 中图分类号 TD353 文献标识码 B doi:10.3969/j.issn.1005-2801.2021.01.025
Probing into the Support Technology of Fully Mechanized Top Coal Caving Face Passing the
Overlying Concentrated Coal Pillar Pressure Zone
Lu Yuancheng
(Tongxin Coal Mine, Datong Coal Mine Group Co., Ltd., Shanxi Datong 037003)
Abstract : Taking 8102 isolated island small pillar fully mechanized top coal caving face as the research background, in view of the problem that this face is greatly affected by the overlying concentrated coal pillar pressure and the roadway deformation is serious, it is proposed to mine in two channels coal side and floor construction pressure relief drilling, ground hydraulic fracturing, roadway roof reinforcement and support, and single column advanced support and reinforcement technology. This technology can effectively reduce the safety risks brought by strong rock pressure to the mining face, realize the safe mining of the working face.
Key words : isolated island; fully mechanized top coal caving; strong coal pressure; support
收稿日期 2020-08-14
作者简介 卢远成（1987—），男 ，重庆荣昌区人，2010年毕业于重庆大学采矿工程专业，本科，工程师，从事煤矿安全生产工作。
1 工程概况
同煤国电同忻煤矿位于山西省大同市境内，一盘区8102工作面为同忻矿首个孤岛小煤柱综放工作面，地面标高为+1 195.5~ +1 279.8 m ，工作面标高为+786~ +796 m 。8102工作面上覆为原永定庄煤矿侏罗系8#、9#、11#、12#、14#煤层采空区，东部为实体煤层，西部为三条盘区大巷，北部、南部分别为8103与8101工作面采空区。8102工作面与相邻两侧采空区留设煤柱均宽度为6 m ，属典型孤岛小煤柱工作面。8102工作面走向长1 516.5 m ，倾向长251 m ，区域可开采煤层为C3-5#煤层，煤层厚度在12.9~22.68 m 之间，平均煤厚18.08 m ，煤层平均倾角1°。C3-5#
煤层基本顶为中粗粒砂岩，
岩层平均厚度10.32 m ；直接顶为2号煤、高岭质泥岩、炭质及砂质泥岩，平均厚度4.61 m ；伪顶平均厚度0.73 m ；直接底为1.85 m 厚的高岭质泥岩及砂质泥岩；基本底为6号煤及高岭质泥岩、砂质泥岩，平均厚度6.21 m 。8102工作面为“一进二回”三巷布置，其中2102巷为工作面胶带顺槽，5102为工作面辅运顺槽，8102巷为工作面高抽巷。8102工作面采用单一走向长壁后退式综合机械化低位放顶煤开采工艺，机采高度3.9 m ，平均放煤高度14.18 m ，采放比为1:3.6。
2 上覆煤柱分布情况
8102综放工作面2102胶带顺槽存在7个区段煤柱应力集中区域，5102胶带顺槽存在6个区段煤柱应力集中区域，当工作面回采至该区域时，巷道受上覆煤柱应力集中影响变形严重。2102胶带顺槽巷与5102辅运顺槽上覆煤柱分布情况分别见表1、表2。
73 2021年第1期卢远成：综放工作面过上覆集中煤柱应力区支护技术探析
表1 2102胶带顺槽上覆煤柱分布情况表
煤柱编号煤柱采位
/m
过煤柱区域补强
支护范围（20 m）/m
上覆煤柱情况
挤胶1579~722559~742区域上覆14#煤层刀
柱式大煤柱开采区域
2847~886827~906区域上覆8209、8211
工作面采空区
3979~1004959~1024区域上覆8211、8213
工作面采空区
41118~11381098~1158区域上覆8213、8215
工作面采空区
51262~12881242~1308区域上覆8215、8217
工作面采空区
61400~14231380~1443区域上覆8217、8219
工作面采空区表2 5102辅运顺槽上覆煤柱分布情况表
煤柱编号煤柱采位
/m
过煤柱区域补强支
护范围（20 m）/m
上覆煤柱情况
1491~509471~529区域上覆8203、
8205工作面采空区
2623~1255603~1275区域上覆8207停采煤柱、14#层煤三条
盘区大巷
3 工作面过上覆煤柱应力区的支护工艺
3.1 两顺槽采煤侧卸压孔+底板卸压槽联合卸压
根据8102工作面上覆煤柱的分布状况，8102工作面回采期间在工作面两顺槽采煤侧布置卸压钻孔对应力集中区域进行卸压，消除应力积聚现象[1]。具体施工工艺为：分别在2102胶带顺槽和5102辅运顺槽采煤侧第二排支护与第三排支护之间施工两排规格为Φ200 mm的卸压钻孔，各钻孔水平、垂直间距分别为1800 mm和500 mm，孔深30 m。钻孔施工完成后，利用黄泥封孔，封孔长度2000 mm。5102巷、2012巷采煤侧共计施工的卸压孔分别为745个、800个。顺槽采煤侧卸压钻孔布置示意如图1，卸压钻孔参数见表3。
图1 顺槽采煤侧卸压钻孔布置示意图
2102胶带顺槽卸压槽布置在单轨吊正下方、距离煤柱侧帮1000 mm位置处，卸压槽规格为600 mm×600 mm。随着工作面的推进、胶带顺槽串车推移，卸压槽也向外依次施工。卸压槽施工完毕时，在上面分段铺设规格为1000 mm×750 mm×8 mm 铁板（可回收）。2102胶带顺槽底板卸压槽布置示意图如图2。
表3 卸压钻孔参数表
位置
开孔高度
/
mm
倾角
/（°）
直径
/mm
长度
/m 第一排1400
1~220030第二排
1900
图2 2102胶带顺槽底板卸压槽布置示意图
5102辅运顺槽卸压槽布置在偏采煤面侧、边缘距工作面侧1400 mm的位置处，卸压槽规格为600 mm×600 mm。随工作面推进，依次向外施工。在卸压槽上分段铺设规格为1000 mm×750 mm×8 mm铁板（可回收）。5102辅运顺槽底板卸压槽布置示意图如图3
。
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图3 5102辅运顺槽底板卸压槽布置示意图
3.2 地面压裂
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8102综放工作面在采位750 m附近存在三个煤柱应力集中影响区域，区域范围巷道围岩压力较大，选择在8102工作面采位742 m、距离2102胶带顺槽采煤帮93 m的位置处施工压裂钻孔，对工作面应力积聚区域进行地面压裂，释放工作面压力，起到保护巷道的作用[2]。
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3.3 顺槽巷道顶板补强支护
8102综放工作面顺槽巷道受煤柱影响区域均使
74
2021年第1
期
用工字钢+锚索进行加强支护，为确保巷道围岩稳定，另对巷道顶板进行补强支护，形式为锚索吊挂工字钢梁。锚索规格为Φ21.8 mm ×8300 mm ，锚索间排距为1800 mm ×2700 mm ；工字钢选用规格为11#矿用工字钢，工字钢长度为5 m 。为有效防止锚索在强动压作用下失效掉落，在锚索施工完成后，使用规格为5000 mm ×200 mm ×6 mm 的扁铁对锚索进行固定，确保锚索端头外漏长度在150~250 mm 之间[3]。为提高巷道顶板与帮部的整体稳定性，在巷道角翼施工规格为Φ21.8 mm ×4300 mm 的角锚索，拱形可调心钢托板选用规格为150 mm ×150 mm ×12 mm ，在巷道顶板处吊挂600 mm 短节矿用工字钢，工字钢排距为2700 mm 。8102工作面顺槽顶板支护示意图如图4
。
图4 8102工作面顺槽顶板支护示意图
在工作面顺槽受上覆煤柱应力集中影响、顶板稳定性较差的区域，除进行工字钢+锚索补强支护外，还需在巷道顶板中部施工三眼组合锚索对巷道顶板进行加固[4]，如图5。
图5 8102工作面顺槽三眼组合锚索支护加固示意图
3.4 顺槽单体柱超前支护加固
3.4.1 2102胶带顺槽单体柱超前支护加固
2102胶带顺槽巷在受上覆煤柱应力影响的区域内的超前支护段采用三排规格型号为DWX45-150/110的单体支柱进行支护，每根单体配0.8 m 长花边梁，防坠装置用8#铅丝与顶网和单体柱捆绑牢固，如图6
。
图6 2102胶带顺槽超前煤柱影响段单体补强支护示意图
3.4.2 5102辅运顺槽单体柱超前支护加固
5102辅运顺槽巷在受上覆煤柱应力影响的区域内的超前支护段采用型号为DWX45-150/110的单体柱和丛柱进行超前补强支护，每根单体配0.8 m 长花边梁，防坠装置用8#铅丝与顶网和单体柱捆绑
牢固，丛柱采用单体柱配1.2 m 花梁。为了防止工作面矿压显现剧烈导致单体支柱发生弹射，支护期间需通过钢丝绳对丛柱与单体支柱进行捆绑，确保支护的稳定性[5]，如图7
。
图7 5102辅运顺槽超前煤柱影响段单体补强支护示意图
（下转第79页）
79 2021年第1期姚俊彪：11102综采面回撤期间顺槽漏顶的现场处置
在末采期间加强对主辅回撤通道联巷、胶回两顺槽顶板支护，同时可采取单体架棚、注马丽散等补强支护。
（2）做好顶板层间距探测及岩性分析，当顶板岩性发生变化时，需及时优化支护参数及支护方式。
（3）采、掘技术员要时刻深入现场，做好技术管理与现场指导、支护质量检查验收等工作。
（4）做好巷道支护优化设计工作，保证支护设计满足现场要求，加大对采、掘工作面工程质量、支护质量等的检查力度，保证现场支护达标。
（5）加强现场监管力度，发现现场支护不到位，立即责令停产并进行整顿。
4 结语
通过分析11102综采工作面回撤期间顺槽漏顶的原因，采用综合治理措施，研究了预防工作面回撤期间的漏顶措施，保证了综采工作面搬家倒面及采掘作业的正常进行，为今后安全生产及事故处理积累了宝贵经验。
【参考文献】
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［5］张鑫升.沙坪煤矿1805综采工作面漏顶处理技术[J].煤炭工程，2018，50（S1）：76-78.
［6］廉强.综采工作面过漏顶区方法的探讨[J].矿业装备，2018（05）：114-115.
［7］韩勤.综放工作面漏顶、片帮机理分析及防治措施研究[J].山东煤炭科技，2018（03）：32-
34+36.
（上接第74页）
4 结语
强矿压显现是威胁孤岛综采工作面安全回采的重要因素，8102综放工作面回采期间，在上覆集中煤柱应力区的影响下，矿压显现明显。针对这一难题，提出优化工作面支护工艺，采取在工作面顺槽施工卸压钻孔、在地面施工定向钻孔对压力集中区域进行卸压。目前，该工艺应用效果良好， 8102综放工作面回采期间，巷道围岩稳定，顺槽顶板及巷帮变形较小，安全生产得到了有效保障。
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［5］周鹏举.受上覆煤层开采影响工作面及巷道矿压特征研究[D].安徽：安徽理工大学，2010.
稀疏编码（上接第76页）
破碎煤体内产生垂直向里的被动作用力，该作用力可削弱煤体内部向外的对拉应力破坏作用，提高了巷帮煤柱成型率，降低了两帮移近量。
（3）对巷道应力区架设矩形钢棚，进一步提高了应力区围岩整体稳定性，减少了顶板垂直应力下两帮煤柱传递作用，提高了煤柱支撑强度，降低了剪切应力对煤柱破坏作用。
（4）现场观察发现，1102运输巷巷帮片帮、破碎区采取联合控制技术后，巷帮片帮深度降低为0.3 m，片帮高度降低为0.5 m ，两帮移进量降低为0.42 m，保证了巷道安全快速掘进。
【参考文献】
后轮驱动
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