综采放顶煤工作面沿底安装的技术应用

综采放顶煤工作面沿底安装的技术应用

苏冠宇 1 樊楠 2 赵浩龙 3

韩城矿业有限公司桑树坪二号井 陕西 韩城 715407

摘 要：综采放顶煤工作面采用沿底安装技术可以有效减少工作面下扎前的丢煤现象，提高原煤回采率，提升经济效益。沿底安装施工过程中，通过煤体加固技术可以有效保证施工过程中的安全性，防止顶煤冒落，从而保证安装巷施工过程中和后期综采设备的安装能顺利进行，沿底安装在该工作面的实施为矿井今后沿底安装积累宝贵的经验。

关键词：综采放顶煤 留顶煤

0 前言

采用综采放顶煤工作面沿底安装回采技术，即提前在工作面切眼正帮及进、回两顺正帮进行注浆加固，待切眼浆料充分凝固后，在切眼范围进行整体拉底并支护，最后对切眼正帮进行沿底留顶煤扩帮，安装巷施工完毕后，工作面设备可直接沿底安装。

1 方案设计

3308综采工作面位于桑树坪二号井井田东北部第三采区，为3#煤层，南北走向条带布置，进回两巷设计至切眼长度1237m，切眼宽度145m,面积：179365m²，综采放顶煤回采工艺施工。3308工作面切眼施工位置在北边界巷以内50m处，分三次施工，第一次施工原切眼4600mm，高度2800mm，第二次对切眼拉底施工，拉底宽度4600mm，深度2700mm，第三次沿拉底后切眼扩帮施工，扩帮宽度2900mm，高度2800mm，采用下卧侧扩的施工方式，形成拉底安装台阶式异型切眼。切眼设计宽度7500mm，外侧高度5500mm，宽度4600mm，缺口沿底施工，高度在2500~2800mm，宽度2900mm。

1.1注浆

注浆又称为灌浆，是将一定材料配制成浆液，用压送设备将其通过钻孔注入地层中颗粒的间隙、土层的界面或岩层裂隙内，使其扩散、胶凝、固化，以达到加固地层或防渗堵漏的目的。

注浆施工工艺流程为：确定锚杆孔位→钻孔→锚杆安装→尾部包裹→帮部喷浆加固与封堵→拌制浆液→调试注浆泵→2-3MPa压力注浆→端口防护。需要注意以下3个方面：

（1）运料与拌浆：即将特细水泥与水按规定水灰比拌制水泥浆，注浆实施前加入定量水玻璃，保证在注浆过程中不发生吸浆笼头堵塞等现象，并根据需要调整浆液参数。

（2）注浆泵的控制：根据巷道注浆变化情况，即时开、停注浆泵，并时刻注意观察注浆泵的注浆压力，以免发生堵塞崩管现象。

（3）孔口管路连接：应注意前方注浆情况，及时发现漏浆、堵管等事故。掌握好注浆量及注浆压力并及时拆除和清洗注浆阀门。

1.2拉底扩帮

（1）第一期工程为对原切眼正帮采用注浆锚杆进行注浆加固，并对原切眼顶板补打锚索进行加强支护；同时在回风顺槽自切眼向外50m顶板补打一排锚索进行补强支护，沿巷道中心布置。

（2）第二期工程随后对3308进风顺槽自切眼向外80m开始以10°斜坡拉底至底板，3308回风顺槽自切眼向外50m开始以10°斜坡向切眼方向拉底14m至底板，切眼进行拉底至底板。切眼拉底部分副帮使用高强预应力锚杆配合网片、梯子梁进行支护，切眼拉底部分正帮使用玻璃钢锚杆配合木托板、尼龙网进行支护。

（3）第三期工程为对拉底后的切眼正帮玻璃钢锚杆拆除并沿底扩帮，扩帮高度2700mm，深度为2900mm。扩帮后顶板采用锚索配合梯子梁、铁丝网进行支护，并在靠近煤壁侧200mm处补打一根φ自巩固锚杆；2.8m单体液压支柱配合1.2m铰接顶梁“一梁二柱”进行辅助支护；正帮使用玻璃钢锚杆配合木托板、尼龙网进行支护。

（4）第四期为对3308回风顺槽自切眼向外300m开始，以10°斜坡向切眼方向拉底14m,拉底过程中在回风顺槽顶板补打单排锚索进行补强支护，随后拉底至与第二期工程回风顺槽拉底部分水平，拉底顺槽两帮采用高强预应力锚杆配合网片、梯子梁进行支护。

进顺拉底示意图

回
顺拉底示意图

2 工程机构组成情况

根据工程特点及工程量分布，施工区队投入了专业性强的施工班组，分别为：注浆班、生产班、下料班等。各施工班组根据工程量情况各自配备了足够的作业人员。

3 经济效益对比

桑树坪二号井历来采用传统的沿顶安装技术，此工艺不仅丢煤多，并且在工作面的初采初放期结束后工作面需下扎至底板。采用沿底安装不仅可以有效的保障资源利用的最大化，对设备的管理也起到了一定的保障。本工程在整个施工过程中做到无一起伤亡事故，负伤率为零，在安全生产方面取得了良好的成绩。

根据3308采面设计及相关地质资料，3308工作面切眼长度150m，平均煤厚5.8m，容重1.38。据统计3307工作面初次来压步距为57m，相邻工作面3308初次来压步距按50m计算。

沿底安装完成后，从推采开始即可进行放顶煤。传统沿顶安装工艺为沿顶板平推30m后下扎推采20m至底板，沿顶板推进期间工作面采高按2.5m控制，经计算沿顶板平推期间丢煤19810T，下扎期间丢煤6603T，累计丢煤26413T。

一吨煤按市场价520元售卖，桑树坪二号井吨煤成本约为320元，吨煤收益为200元，共计节省能源2万6千多吨，累计创造收益528余万元。

4 施工中问题

4.1针对切眼扩帮初期，顶煤离层的现象，对现场进行查看后，根据端头顶煤部分破碎，切眼中部顶煤完整度较好、浆料凝固较充分的实际情况，制定了由切眼中部向两端头扩帮的方案。

4.2针对注浆期间，浆料流失的情况，对现场进行跟班调研，发现浆料流失的原因主要有两点：其一为职工操作不当造成，主要为职工在注浆期间，未对止桨塞进行紧固，导致止桨塞无法正常起到止桨作用；其二为职工在配比浆料过程中，未按照要求使用速凝剂，导致浆料长时间无法凝固而外流。

4.3新型支护材料高强预应力锚杆在使用初期，有职工反应锚杆外露过长、无法上紧螺帽等现象，桑树坪二号井与山东科技大学教授积极沟通和探讨，并深入井下现场调研，发现，桑树坪二号井使用的风锚头输出扭矩不足，通过购买扭矩放大器及使用新型药卷等一系列措施，保证了工程的有序开展。

4.4针对上述情况，生产技术部下发业务通知单，明确规定止桨塞操作规范、速凝剂的相关使用说明、扭矩放大器的应用等，并每班安排部室人员进行现场跟班，监督注浆过程中的止桨塞安设和速凝剂使用情况，并对每桶浆料可使用的注浆个数均记录在案，由区队技术员加强新设备扭矩放大器的使用规范及要领等。

5 总结

开展沿底安装技术，不仅在综合经济、资源利用、安全生产等方面都取得了良好的成效，对矿井整体的安全、优质、高效和可持续发展做出了贡献。

作者介绍：

苏冠宇，男，生于1992年，毕业于西安科技大学采矿工程专业，本科学历，助理工程师，现任韩城矿业公司桑树坪二号井生产技术部副部长。

樊楠，男，生于1992年，毕业于中国矿业大学采矿工程专业，助理工程师，现任韩城矿业公司桑树坪二号井生产技术部技术员。

赵浩龙，男，生于1989年，毕业于郑州工业安全职业学院安全技术管理专业，助理工程师，现任韩城矿业公司桑树坪二号井综采队技术员。

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