鈕紅亮 鈕紅喜

（1.大同煤礦集團安全管理監(jiān)察局，山西 大同 037003； 2.大同煤礦集團臨汾宏大公司萬杰煤業(yè)，山西 臨汾 041000）

1 工作面概況

同忻礦石炭系3-5#層8102 孤島工作面為雙側(cè)小煤柱臨空工作面，傾向長度為251 m，可采長度1399 m，平均煤厚16.7 m，可采儲量約850 萬t。該工作面位于一盤區(qū)東側(cè)，蓋山厚度487.9 m，東部為實煤區(qū)，西部為盤區(qū)大巷，北部為8103 采空區(qū)（已穩(wěn)定6 年），南部為8101 采空區(qū)（已穩(wěn)定8 年），順槽與采空區(qū)間煤柱留設(shè)寬度為6 m。工作面選用ZF21000/27.5/42D 型支架共147 架，采煤機型號為艾柯夫SL500AC，前部刮板運輸機型號為JTAFC1050，后部刮板運輸機型號為JTAFC1050。由于該工作面為大同礦區(qū)第一個特厚煤層開采的綜放孤島工作面，考慮到開采后形成采場空間較大，再疊加孤島工作面存在應(yīng)力集中現(xiàn)象，可能會使本工作面及相鄰工作面采空區(qū)上覆巖層失穩(wěn)，從而會誘發(fā)強礦壓災(zāi)害。為了預(yù)防工作面可能出現(xiàn)的壓力災(zāi)害，應(yīng)采取有效的壓力防范措施。

2 壓力防范技術(shù)

2.1 鉆孔卸壓

工作面兩順槽采煤幫卸壓孔施工分段進行，分為工作面一次見方區(qū)域（前300 m 范圍）和工作面非一次見方區(qū)域。一次見方區(qū)域內(nèi)鉆孔間距小，非一次見方區(qū)域鉆孔間距大，兩順槽總計約施工3774個卸壓孔，單個順槽施工1887 個卸壓孔，具體分段情況如圖1。

8102 工作面兩順槽采用ZDY4000L 型履帶式全液壓鉆機在采煤幫施工鉆孔，鉆頭直徑200 mm。

2.1.1 一次見方段卸壓孔參數(shù)

根據(jù)現(xiàn)場幫部變形情況，在第二排支護和第二排第三排支護之間施工兩排卸壓鉆孔，詳見圖2 卸壓孔布置圖。鉆孔呈三花眼形式布置，鉆孔間水平距離900 mm，垂直距離700 mm，孔深20 m，用黃泥漿封孔2000 mm，參數(shù)見表1。

圖1 2102 巷分段卸壓示意圖

表1 采煤幫鉆孔參數(shù)表

圖2 一次見方段卸壓孔布置圖

2.1.2 非一次見方卸壓孔參數(shù)

非一次見方區(qū)域在采煤幫第二排支護和第二排第三排支護之間施工兩排卸壓鉆孔，如圖3。鉆孔呈三花眼形式布置，鉆孔間水平距離為1800 mm，垂直距離為700 mm，孔深30 m，用黃泥漿封孔2000 mm，參數(shù)見表2。

表2 非一次見方段采煤幫鉆孔參數(shù)表

圖3 非一次見方段卸壓孔布置圖

2.2 2102 巷超前補強及卸壓

（1）鋪設(shè)菱形鉛絲網(wǎng)

2102 巷從采位50 m 開始鋪網(wǎng)，頂板均鋪設(shè)雙層8#菱形鉛絲網(wǎng)，要求頂板雙層網(wǎng)從肩部垂下至少1.1 m。金屬網(wǎng)采用螺母、14#鉛絲和鋼絲繩與原支護錨桿、錨索和金屬網(wǎng)進行固定。

（2）補強支護

根據(jù)以往開采經(jīng)驗，同忻礦工作面頂板堅硬，不易垮落，來壓距離一般70～80 m，因此方案確定該面從采位50 m 開始對頂板施工補強支護。補強支護采用錨索吊掛工字鋼梁，錨索規(guī)格Φ21.8 mm×8300 mm，工字鋼為5000 mm 長的11#礦用工字鋼，間排距1800 mm×2700 mm，三三三布置，并用150 mm×150 mm×12 mm 的拱形可調(diào)心鋼托板。為了防止頂錨索在強動壓情況下撅斷掉落傷人，方案確定使用5000 mm×200 mm×6 mm 的扁鐵對頂錨索進行固定，要求鎖緊扁鐵后，錨索外露長度為150～250 mm。角錨索規(guī)格Φ21.8 mm×4300 mm，并配150 mm×150 mm×12 mm 的拱形可調(diào)心鋼托板，同時吊600 mm 短節(jié)礦用工字鋼，排距2700 mm。具體2102 巷補強支護如圖4。

（3）起底

為了防止工作面來壓頂?shù)装遄冃芜^大，影響轉(zhuǎn)載機通過，方案確定從采位50 m 往外起底。起底后保證巷道高度不小于3.3 m，確保轉(zhuǎn)載機順利通過，隨著串車的遷移逐步往外起底，到回柱絞車處結(jié)束。

（4）卸壓槽

經(jīng)現(xiàn)場查看，確定從采位50 m 到停采線開卸壓槽，位置在單軌吊正下方，卸壓槽中心距離煤柱側(cè)幫1000 mm，規(guī)格為500 mm×600 mm，后期隨著串車遷移，卸壓槽也往外施工。卸壓槽施工完畢，在上面分段鋪設(shè)2000 mm×700 mm×50 mm 鋼板。

圖4 2102 巷補強支護設(shè)計圖

（5）超前支護

2102 巷為小煤柱臨空巷道，同忻礦確定超前200 m 范圍內(nèi)支設(shè)單體，采用三排單體支設(shè)，單體型號為DWX45-150/110。采位50 m 往里受到轉(zhuǎn)載機驅(qū)動影響，采用三排單體支護，均采用一梁兩柱，其中每2 根單體配0.8 m 長花邊梁支設(shè)，單體間距為500 mm，每組間距中對中為1600 mm。采位為50 m 到停采線因受皮帶和單軌吊的影響，確定在皮帶內(nèi)（工作面?zhèn)龋┲гO(shè)一排單體，該單體距工作面?zhèn)?00 mm；在皮帶與單軌吊之間支設(shè)一排單體，該單體與皮帶邊緣距離300 mm；在單軌吊內(nèi)（煤柱側(cè)）支設(shè)一排單體，該單體與煤柱側(cè)距離300 mm。均采用一梁兩柱，其中每2 根單體配0.8 m 長花邊梁支設(shè)，單體間距500 mm，每組間距中對中1600 mm，凈間距為800 mm，三排單體對稱布置。在條件受限時，根據(jù)現(xiàn)場情況可調(diào)整單體間排距大小，要求單體穿柱靴，設(shè)防倒裝置，特殊情況可不穿柱靴，防倒使用DN8 鋼絲繩進行軟連接。

2.3 5102 巷超前補強及卸壓方案

（1）鋪設(shè)菱形鉛絲網(wǎng)

從采位50 m 往外，頂板掛單層8#菱形鉛絲網(wǎng)，采用螺母和14#鉛絲與原支護錨桿、錨索和金屬網(wǎng)進行固定。

（2）卸壓槽

為有效防止5102 巷在回采期間底鼓變形嚴重，確定從采位50 m 至停采線開一條卸壓槽，位置偏工作面?zhèn)?，卸壓槽邊緣距工作面?zhèn)?400 mm，卸壓槽規(guī)格為500 mm×600 mm，隨著單體和木垛的支設(shè)往外施工。當卸壓槽施工完畢時，在上面分段鋪設(shè)鋼板，鋼板規(guī)格2000 mm×700 mm×50 mm。具體施工如圖5。

圖5 5102 巷卸壓槽示意圖

（3）起底

當?shù)装遄冃芜^大導致5102 巷單體、木垛傾斜，不能正常支設(shè)時，開始起底，方案確定從采位50 m往外起底，保證巷道底板的平整度。

（4）補強支護

采位30 m 往里，使用三排單體進行支護，單體柱型號為DWX45-150/110，采用“一梁一柱”形式，其中每根單體配0.8 m 長的花邊梁支設(shè)，單體間距為1200 mm，排距為1400 mm。采位30 m 往外到停采線，煤柱側(cè)和采煤側(cè)均支設(shè)木垛，間距為1 m，道 木 規(guī) 格 為200 mm×200 mm×1200 mm 和200 mm×200 mm×1000 mm，其中1 m 長方木每層4 根，垂直于巷道布置，1.2 m 長方木每層4 根，順巷道方向布置，兩側(cè)木垛對稱布置。煤柱側(cè)和采煤側(cè)前后木垛中間支設(shè)6 根單體，單體柱型號為DWX45-150/110，采用“一梁三柱”形式，其中每3 根單體配1.2 m 長花邊梁支設(shè)，單體間排距500 mm。在卸壓槽與煤柱側(cè)木垛之間支設(shè)兩組單體，單體柱型號為DWX45-150/110，其中一組采用“一梁三柱”形式，每3 根單體配1.2 m 長花邊梁支設(shè)，單體間距500 mm，一組采用一根單體配0.8 m 長的花邊梁支設(shè)，兩組單體間距1200 mm。在條件受限時，根據(jù)現(xiàn)場情況可調(diào)整木垛、單體間排距大小，要求單體穿柱靴，設(shè)防倒裝置，特殊情況可不穿柱靴，防倒使用DN8 鋼絲繩進行軟連接。

3 實施效果

同忻礦8102 工作面在回采過程中未發(fā)生強礦壓災(zāi)害，兩順槽最大變形集中在超前20 m 范圍，最小變形斷面為原設(shè)計斷面的4/5。工作面在采位127.5 m 發(fā)生過一次支架增阻現(xiàn)象，對應(yīng)位置為65～115#架，最大阻力達到 58 MPa，部分安全閥開啟，除此之外工作面支架無明顯的增阻現(xiàn)象。整個回采過程中工作面煤壁炸幫現(xiàn)象較少發(fā)生，工作面一直處于可控的安全開采狀態(tài)。

4 結(jié)語

同忻礦8102 雙側(cè)小煤柱孤島綜放工作面開采開創(chuàng)了大同煤田特厚煤層孤島工作面綜放開采的先河，采用小煤柱掘進及綜合壓力防范措施有效治理了孤島工作面開采可能會誘發(fā)強礦壓顯現(xiàn)從而造成巷道變形和支護失效等災(zāi)害，為大同地區(qū)石炭系特厚煤層孤島工作面綜放開采積累了寶貴經(jīng)驗。