摘要：本文结合3210、4211工作面开采经验，分析了托夹矸开采技术。
关键词：托夹矸开采 离层
随着良庄煤矿矿井开采深度的不断增加，工作面开采的地质条件越来越复杂，托夹矸开采技术已成为必须研究的课题。采矿一队长期开采二层煤，积累了一定的托夹矸开采技术经验，现加以总结。
3210工作面2000年6月9日投产，至2001年3月4日结束；4211工作面2001年4月16日投产，至2002年9月24日结束。两个工作面都是比较典型的托夹矸开采工作面，使用的采煤机都是DY—150型，单滚筒。
1.3210工作面及4211工作面顶板状况分析
从两个工作面的煤岩层综合柱状图来看，两个面的顶板极为相似。其共同点为：
(1)所采煤层都是煤2下分层；
(2)老顶之下的直接顶由三层岩层组成，且这三层厚度都不大；
(3)直接顶中含有薄煤层。
所谓托夹矸开采，夹矸就是指的这三个岩层。采动后，下部岩层因分层薄且强度低，其挠度比上部岩层大，向下弯曲多，而上、下部岩层间又没有多大粘结力，因此下部岩层与上部岩层形成离层。也可以形象地看，下部岩层“软”，上部岩层“硬”。
从3210开采经验看，当工作面自切眼推出100m后，黑灰色粉砂岩厚度在3.0m以上时，顶板变得好维护多了。
2.托夹矸开采顶板特征
从这两个工作面顶板总结， 托夹矸开采工作面有以下特征：
(1)煤层顶板由上“硬”下“软”不同岩性的岩石组成；
(2)“软”、“硬”岩层间夹有薄煤层；
(3)下部软岩层厚度通常情况下不小于0.5m，且不大于3.0m；
(4)初次来压及周期来压显现不明显。
从它的这四个特征可以看出， 托夹干开采顶板就是离层型顶板。
3.托夹矸开采技术分析
针对托夹矸开采顶板特征， 结合我们开采3210、4211工作面的经验，对托夹矸开采技术做如下总结：
3.1合理的工作面顶板控制设计：
顶板控制设计目标可以概括为4个字：安全、经济。3210工作面及4211工作面正规支柱柱距为0.7m，排距0.8m，支护密度1.79棵/平方米，可以满足两个目标。
3.2提高支柱初撑力
3.2.1提高支柱初撑力可以有效防止顶板离层
如果支柱的初撑力小，在顶板下位软岩层的自重作用下支柱下缩或下沉，而顶板上位硬岩层未下沉或下沉较慢，也就是软硬岩层下沉不同步，软快而硬慢，从而导致软岩层与其上部硬岩层离层。提高支柱初撑力，使支柱初撑力不仅能承受住顶板下位软岩层，而且能使软岩层紧贴硬岩层，让其间的摩擦力足够阻止软岩层下滑，从而防止了顶板离层。同时支架本身也能稳定。
3.2.2支柱初撑力小的原因
支柱初撑力小，有以下两方面原因：一个是支设时没有按要求施工，没达到应有的初撑力，或是把支柱支设在浮煤之上，而使初撑力达不到设计的要求；另一个是支柱的性能失效，达不到设计的初撑力。在生产中，有因为第二个原因发生的漏顶事故，但多数属于第一个原因。
3.2.3提高支柱初撑力的方法
这里主要是：(1)软底或有底煤时，支柱要穿铁鞋，穿铁鞋时，支柱扎底量超过100mm时，铁鞋下要垫木鞋或双层竹巴。(2)有浮煤时要清到硬底再支柱。(3)支柱后要加强二次注液。因顶板比较松软，有“缓劲”现象，因此这里的二次注液并不是注二次液就足够了，应多次“二次”注液。
3.2.4提高支柱初撑力的优点
应当指出，用提高支柱本身的初撑力来解决单体支架的稳定性的问题，不仅能防止推垮型冒顶， 而且又不增加工序，不仅比其它增强支护的措施更容易被生产单位接受，而且在开采一个工作面的全过程中都能起作用。
3.2.5实际操作中的误区
因为托夹矸开采顶板是离层性顶板，现场施工时，常常会遇到顶板变“酥”了，即已发生了离层，这时施工人员往往不敢二次注液，怕漏顶。其实，越是这种情况，越要提高支柱初撑力，使“软岩层”能贴紧硬岩层，增大其间的摩擦力，从而防止、控制顶板离层， 防止漏顶事故的发生。
3.3 工作面使用双抗网或竹笆背顶。这样能有三个好处：一是防止顶板掉渣伤人，二是提高顶板的整体性，三是回柱变得容易，避免了埋柱现象。
3210及4211工作面开采时，使用了双抗网背顶。这里应注意联网质量，以防止到切顶排时撕网。联网可使用单批子或双批子，逐个网孔串联，每隔0.5m打一个死节。
3.4缩短控顶时间
这一条在实践中得到了广泛的应用。
3.4.1跟机支设临时柱
机组上提割顶煤时，应注意时刻观察顶板状况，发现顶板有裂隙、断开情况时，应停机停溜子，在机组滚筒后及时支设临时支柱，柱帽方木，视裂隙发育的角度倾向或走向使用。支设临时柱后，应及时前移该处的π型钢梁，使π型钢梁前端抵煤壁子。
松机割底煤时，若遇底板破碎处，也应及时支设临时柱，这时支设的临时柱应贴煤帮支设，然后移溜至贴帮柱根，及时支设正规支柱，支柱时应注意预挂顶梁，柱梁同步升起，使预挂的顶梁有一定的初撑力。然后再卸贴帮柱，待顶板较完整时，再找直面溜子。
3.4.2松机移溜后，应先根据顶板状况支设临时柱，控制住顶板后，再按规程要求支设正规支柱。
3.4.3使用π型钢超前支护
当顶板破碎时，煤层与伪顶(或直接顶)接触面较弱，可用镐刨出π型钢窝子，把π钢前端伸进煤壁子，超前支护顶板。
3.4.4下铁管子超前支护顶板
当顶板破碎，提松机来不及支设临时柱就极易发生漏顶事故时，应下铁管子进行超前支护。铁管子直径1寸，长2.5m。用电煤钻配侧式供水钎子湿式打眼，眼深2.0m，眼距0.8m，眼保持10-15度角上仰，紧贴煤层穿入伪顶。打眼后，把铁管穿入眼底部，用方木及π钢梁在铁管下挑铁管，铁管上方用方木穿实。
3.4.5下水力膨胀锚杆超前支护
下铁管子也可用水力膨胀锚杆代替。下水力膨胀锚杆时，打眼后，将锚杆插入眼底根部，上好锚杆牌及专用注液嘴，安上注液枪，持续注液15-20秒。下水力膨胀锚杆比下铁管的优点是不用π型钢梁挑，施工工艺简单。缺点是水力膨胀锚杆价格较贵(80元/套)，现场偏向于使铁管。
3.5控制采高，使软岩层冒落后能超过采高。
3210工作面开采时，采高平均1.5m，采空区冒落后能充填实，有效地防止了下部大块游离软岩推垮工作面的事故。从理论上讲， 由于托夹矸开采顶板具备的三个特点，采空区充填是比较充分的。
3.6机道常规支护
3.6.1机道严格地采用预挂顶梁、柱梁同步升起的方法维护，使预挂的顶梁有一定的初撑力，尽量减小端面距。
3.6.2托夹矸开采的顶板比较破碎，顶梁一般采取倒悬臂梁形式支护顶板。提机时，为保护顶板不受破坏，滚筒距顶板保留20cm，这样，煤壁子一般留有伞檐，采取等悬臂梁时，不宜预挂顶梁，可采取倒悬壁梁形式支护顶板。
3.7机道顶板发生断裂、局部漏顶时，应及时使用木棚或π型钢梁逮顶。
3.7.1局部漏顶时，可在顶梁上部用方木按井字型支设木垛接顶支护顶板，施工中应严格执行敲帮问顶制度，接顶要实。
3.7.2使用π型钢梁或木棚应注意：
一是π钢梁或木棚不可替代正规支柱，二是棚不可单挑，一梁二柱必须保证，三是根据顶板状况移π型钢梁前先在机道内支设临时柱子，防止卸棚腿发生漏顶。
4.结论
3210及4211工作面开采过程中，形成了一套可行的托夹矸开采技术，实现了安全生产，取得了较好的经济效益。 |
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托夹矸开采技术
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