龙煤鹤岗矿业有限责任公司南山煤矿掘进三区 黑龙江鹤岗 154103
摘要：本文首先简介了某煤矿工作面情况，接着分析了工作面巷道设计方案及冲击危险及工作面巷道优化设计方案，最后对支架维护及常见故障进行了探讨。
关键词：冲击地压；工作面；设计；优化
引言：
通过对开采条件相当复杂的某煤矿冲击地压原工作面设计方案进行危险冲击分析后，得出原设计方案容易形成孤岛煤柱的结论，且按照原设计方案进行掘进工作，在穿越应力集中区时会产生安全隐患。为相同条件下的以降低采掘期间冲击危险性及缓解采掘接续紧张为出发点，对原设计方案进行优化，解决了原方案中不利于冲击地压灾害防治的问题，为相似工作面巷道条件的设计提供了一定参考依据。
1某煤矿工作面情况简介
某煤矿9号煤层2区段(为方便阐述本文称之为2区段)整体走向较缓微斜，赋存稳健。有一条深度为4米呈东西走向的断层在2区段内部。2区段煤层倾斜角度为20度到25度之间，平均倾斜度为23度，煤层厚度在4.5米到8.1米之间，平均厚度为6.66米，煤层结构均为半光亮型煤，结构较为简单。煤层顶板结构组成从下至上依次按照40米厚粗砂——10米细砂——0.9米粉砂均匀分布排列。其中9号煤层与上层8号煤层和下层11号煤层距离分别为70米和25米，其8号煤层和11号煤层均禁止开采。
29号煤层2区段原工作面巷道设计方案及冲击危险分析
2区段在原设计方案种被划分为ABC3个区域进行回采，其中A区代表北侧工作面，B区代表中间工作面，C区代表南侧工作面。从原设计方案可知A区工作面巷道走向为550米，倾向为157米，B区工作面巷道走向为385米，倾向为132米，C区工作面巷道走向为336米，倾向为198米。其中A区开采方式采用放顶方式；B区开采方式采用上分层方式。原设计文件中对回采顺序规定为:
沿底回采A区工作面沿着底部回采，与此同时回采B区工作面上分层，当B区工作面回采完毕后，继续沿着底线向南侧推行A区工作面，一直推行到禁采区停止，C区工作面巷道最后回采。
原设计方案存在的冲击危险性。通过相关理论可以发现原设计方案存在如下几种冲击危险因素。
第一，在A区工作面巷道回采接近尾声时极其容易出现3侧孤岛，当B区工作面巷道回采接近尾声时，最后回采的A区工作面巷道上区段将形成采空区，B区工作面巷道形成采空区以及正在回采的A区工作面巷道采空区，形成3面采空区包围的孤岛煤柱。煤柱面积随着工作面开采工作的不断推进变得越来越小，大量的理论和实践证明，冲击地压在对孤岛煤柱开采的过程中极易形成。从煤矿工作面地层构成来看，较为厚且坚硬的砂岩是2区段煤层顶板的主要成分，这使得处于边缘的采空区受到了较大的内部支撑，不容易脱落；由于采空区有较大面积的悬露空间，形成的煤柱将受到来自3侧采空区支撑压力叠加作用，使得煤柱受到的应力大幅度集中，导致煤柱失稳性冲击地压形成的概率较大。
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第二，A区工作面中向南侧延长部分即进风巷道在延长过程中穿过了应力集中区，B区工作面的上部回采后，北部工作面进风巷将沿底继续向南延伸，由于北部工作面倾向宽度较大，下分层进风巷相对上分层工作面外错布置，外错平均距离达10米以上。外错平均距离的数值与该区域采空区侧向受到的压力情况关系密切。
39号煤层2区段工作面巷道优化设计方案
改进后的工作面巷道由原来的ABC三处工作面，变成一处工作面。上分层B区工作面巷道禁止回采工作提前进行，取而代之的是将2区段A区域的切眼为切入点，利用放顶煤开采策略，从切眼逐渐向南侧推进工作面。C区工作面巷道与原设计方案工作面巷道由较大变动，通过缩小回采宽度来代替原设计的单独掘进，缩小回采宽度以B区工作面巷道相匹配为宜。增加冲击危险因素的可能在2区段优化后的设计方案中降到了最低，但优化方案中降低冲击危险因素是需要巷道通风和巷道接续工作满足常规需求的前提下才能实现。由于工作面巷道切眼支架在设计方案未进行优化前正处于安装阶段，当时当设计优化后，已经安装完毕的工作面巷道支架应该有序撤出。
对B区工作面切眼进行微振活动监控后，发现B区工作面切眼处于频繁振动中，这是主要是因为A区工作面回采作业时引起的。回采作业对切眼震荡的影响随着工作面不断推进而变得越来越严重，所以必须尽快有序撤离支架，降低冲击危险系数。切眼支架撤离与回采工作切忌同步进行。为了确保工作面巷道始终连续不间断推进，且在确保安全情况下连续推进，掘进方案在优化设计方案中提出了几点要求。首先回风巷道在回采初期采用双向掘进，所谓双向掘进是指A去工作面巷道直接向南侧延长而从石门向回风巷掘进是沿着北侧，而且二者是齐头并进，同步进行的。根据以往掘进速度，在优化设计方案下形成二者之间贯通大概需要60天左右。之后为了保证整个巷道通风良好，从石门向南侧掘进是单向进行的。利用爆破工艺巷道代替原来的B去工作面回采巷道，可以有效将煤层中炮孔长度降低，炮孔长度降低后可以有效提高爆破，同时将爆破巷道与回采巷道工作之间的冲突降到最低。
3支架维护及常见故障
3.1支架维护和管理
首先，掌握本支架液压系统的有关知识，了解各零部件的结构、规格、性能和作用，熟练地进行维护和检修，及时排除故障，保证支架始终在完好状态下工作。其次，日常维修和保养的重点是液压系统，结构件一般情况下不易发生损坏，液压件的维护要坚持井下更换、井上拆检的原则。养成维护保养经常化的工作习惯，确保各连接件齐全，液压元件无漏、滴现象。再次，坚持维修保养制度，认真做好班检、日检、旬检和月检工作，验证故障规律，总结经验教训。最后，维护工要提高自身素质，做到“一不准、二安全、三配合、四坚持”，全面提高业务水平。
3.2常见故障
第一，结构件和连接销轴损坏。支架的结构件在设计时强度足够，出现问题的概率较小，但在使用过程中也可能出现局部焊缝裂纹现象，常出现在顶梁柱帽和底座柱窝附近和支撑耳座四周，其原因可能是出现特殊集中受力或冲击状态，一般采取措施防止焊缝扩大;不能拆换的结构件，待支架拆除时上井补焊。结构件间以及液压元件连接所用的销轴可能会出现磨损、弯曲和断裂现象，发现以上情况时要及时更换。
第二，液压系统故障。大多数情况下液压系统故障与液压元件有着密不可分的关系，如胶管和管接头漏液、液压控制元件失灵、立柱或千斤顶不动作等，因此液压系统的维护应作为支架维护的重点工作来做。
结束语：
优化设计方案通过将2区段进行整体回采取代原设计方案的分区回采，有效的避免了原设计方案下形成孤岛煤柱的可能，将原设计方案中无法解决的冲击危险性减到了最低。
参考文献：
[1]张建平.煤矿冲击地压发生机理与防治技术的研究[J].山东工业技术.2019(14)
[2]杨月巧,向明珠.浅谈冲击地压[J].中国安全生产.2018(11)
[3]李宏艳,莫云龙,孙中学,李磊.煤矿冲击地压灾害防控技术研究现状及展望[J].煤炭科学技术.2019(01)
论文作者:张俊波
论文发表刊物:《防护工程》2019年12期
论文发表时间:2019/9/9
标签：工作面论文; 巷道论文; 设计方案论文; 煤层论文; 区段论文; 采空区论文; 支架论文; 《防护工程》2019年12期论文;