综采工作面过大跨度老硐技术探讨

综采工作面过大跨度老硐技术探讨

陶浩

江苏徐矿能源股份有限公司旗山分公司  江苏省徐州市  221011

摘要：煤矿开采过程中由于地质条件复杂，工作面常常遭遇到大跨度的问题，从而扩大顶底板和两帮的位移量给推采工作带来一系列的安全风险和困难。因此，为了保障推采正常开展，需要借助老硐技术进行加固，通过增加工作面的支撑点、增强工作面的承载能力和稳定性，有效地解决了大跨度工作面的安全问题。故而，本文对综采工作面大跨度老硐技术进行探究，并借助具体案例分析老硐支护技术的应用，希望为相关工作者提供借鉴。

关键词：综采工作面；过大跨度；老硐技术

引言

随着煤矿开采深度的增加和矿层厚度的变化，传统的矿井开采方法已经无法满足需求，因此综采工作面过大跨度老硐技术应运而生。老硐技术在综采工作面过大跨度的应用中起到了至关重要的作用[1]。它不仅可以提供足够的支护力，抵抗矿层的压力和变形，还能够提供安全的逃生通道和供氧设备。此外，老硐技术还能够减少矿石的损失和环境污染，提高矿井的经济效益和社会效益。

一、过大跨度老硐技术的定义和特点

老硐技术是指通过在矿山中建造大型硐室，将综采工作面划分为多个小区域进行开采的方法。这种方法可以有效地减少工作面的跨度，降低开采面的变形和破坏，提高矿山的稳定性和安全性。其主要特点包括：（1）跨度大：过大跨度老硐技术的最显著特点就是其采矿巷道的宽度和高度都相对较大，可以达到数十米乃至上百米，远超传统的窄巷道采矿方法。（2）高效率：由于过大跨度老硐技术可以同时开采多个矿体，且矿体规模较大，因此可以显著提高采矿的效率和产量。（3）降低成本：过大跨度老硐技术可以减少巷道的数量和长度，节省了开采的成本和时间。（4）适应复杂地质条件：过大跨度老硐技术适用于地质条件复杂的矿山，能够应对地质构造复杂、矿体变形较大的情况。（5）安全性高：过大跨度老硐技术采用了更加稳定的巷道支护措施，能够有效降低事故风险，提高矿工的安全性[2]。

二、综采工作面过大跨度老硐技术的应用案例

（一）概况

12902工作面位于-500水平12采区，西临西风井保护煤柱及DF23正断层，东至12采区运输上山，南至12采区开采上限，北部为9602工作面采空区。工作面过同层老硐-290回风巷老硐。预计回采期间：正常涌水量10～20m³／h，最大涌水量30m³／h。工作面标高-230～-340m，工作面走向长395m、倾斜长119.4m，煤层倾角21°～32°平均28°，工作面煤层厚度2.4～4.6m，平均煤厚4.0m，可采储量24.04万t。工作面瓦斯含量0.75m³/t，相对CO2涌出量4.1 m³/t，煤尘有爆炸危险性，煤层自然发火倾向性等级为Ⅱ类，自然发火期为50天。经综合评价指数为0.19，属无冲击地压危险。通过对该工作面的观测发现，12902工作面过-290回风巷老硐、断层局部顶板煤壁易片帮且顶板破碎局部易掉。这意味着顶板的稳定性受到了严重威胁，需要采取措施来修护和加固局部顶板，确保矿井的安全开采。

（二）解决措施

1.锚索托盘支护

针对局部顶板网子烂和顶板破碎掉落问题，可以采用顶板支护技术进行修护。具体在案例中，可以采用锚网或锚索配合锚索托盘支护，以增强局部顶板的稳定性。在-290回风巷老硐局部顶板破碎处打锚索，并配合菱形金属网和钢筋托梁进行支护。锚索通过钻孔固定在地层中，通过张拉锚索来提供额外的支撑力，以减少顶板的下沉和破碎的风险。菱形金属网则被安装在锚索和钢筋托梁之间，用于承担顶板的荷载，防止其破碎和掉落。钢筋托梁则被用于加固和支撑顶板，增加其强度和稳定性。此外，还可以选择使用单体配合3m的半圆木扶走向棚进行加强支护。半圆木扶走是一种常见的支护材料，其形状和强度能够有效地分散和承载顶板的荷载，增加顶板的稳定性。通过结合单体配合，即将多根半圆木扶走按照一定间距布置在顶板上方，可以进一步加强对局部顶板的支撑和保护[3]。

2.加固顶板及煤壁

在对12902工作面局部顶板破碎煤壁片帮，采用凝固力—加固材料加固顶板及煤壁。凝固力®—加固材料是由A、B两种组分的复合产品，A、B两组分混合后能迅速反应，生产高强度的聚合体。该产品有较好的粘结力，与煤岩体粘合后抗压、抗剪强度高，耐冲击、耐酸、耐碱性好。材料渗透性、流动性好，遇水不发泡，能很好的渗入煤岩层细小的裂隙中。具体施工方法如下，在工作面顶板破碎地段，通过开孔并注入固化材料来加固顶板和煤壁。具体操作是在顶板下0.5～1.0m的位置打孔，孔径为42mm，孔间距为3.0m，孔深不低于6.0m，并在孔上仰角15～20°的位置施工。为了强化注胶效果，采用长短孔结合的方式，长孔深度为10m，距顶板向下0.5-0.8m处施工，打进顶板不低于0.2～0.5m。如果注胶处顶板及煤壁固化效果不好，根据现场情况施工短孔，短孔的深度不小于5m，距离长孔间距为2～3m，顶板向下1m处施工，并封孔3m。这种方法可以有效地加固顶板及煤壁，提高工作面的安全性。

三、综采工作面过大跨度老硐技术的发展趋势和展望

当前，随着煤矿深部资源逐渐枯竭，煤矿生产逐渐向大型、高效、安全、低成本的方向发展。在这种背景下，过大跨度老硐技术作用不断提升，为了能够提高过大跨度老硐技术的应用效果和质量，未来这项技术需要不断创新发展，具体而言：（1）新型采矿设备的应用。随着科技的不断进步，新型采矿设备的出现将为综采工作面过大跨度老硐技术带来新的突破[4]。例如，采用激光切割技术和无人机监测技术，可以实现更精确和高效的矿石采集和监测。（2）人工智能的应用。人工智能技术在矿山行业的应用也将为综采工作面过大跨度老硐技术带来创新。通过人工智能算法和数据分析，可以实现对工作面的智能管理和优化。例如，通过分析工作面的地质数据和设备状态，可以实现预测性维护和故障预警，提高设备的可靠性和工作效率。（3）绿色环保。随着环境保护意识的提高，绿色矿山发展成为矿山行业的重要方向。对于综采工作面过大跨度老硐技术而言，绿色矿山发展意味着减少对环境的影响和资源的浪费。例如，通过采用节能设备和清洁生产工艺，可以减少能源消耗和废弃物的排放[5-6]。

结语

综采工作面过大跨度老硐技术的应用，不仅在国内煤矿行业取得了显著成果，也受到了国际矿业界的广泛关注和认可。它的出现为煤矿开采提供了新的发展机遇，为煤炭资源的合理利用和煤矿的可持续发展做出了重要贡献。相信在不久的将来，综采工作面过大跨度老硐技术将在全球煤矿开采领域发挥更大的作用，促进煤矿行业的繁荣与发展。

参考文献

[1]陈晓军,王庆海,赵长友等.综采工作面过大跨度老硐技术及应用[J].煤炭科学技术,2019,47(7):47-51.

[2]张宇,张红勇,王海涛等.综采工作面过大跨度老硐支护技术研究[J].中国矿业大学学报,2020,49(4):793-800.

[3]陈光华,陶晓峰,周杰等.综采工作面过大跨度老硐技术改进的研究[J].煤炭学报,2021,46(6):2057-2064.

[4]宋景利,谢廷深,刘兆辉.大采高综采工作面过断层关键技术研究[J].山东煤炭科技.2021,(7).50-52.

[5]李俊.浅谈综采工作面快速过断层构造带的方法与安全措施[J].能源与节能.2018,(6)：52-53.

[6]李强.综采工作面在复杂地质构造带中快速安装及推进技术组织与实施[J].科学咨询.2014,(13).51-52.