深井急傾斜三軟煤層大采高綜采工作面頂板控制技術(shù)研究

史 青（肥城礦業(yè)集團(tuán)單縣能源有限責(zé)任公司,山東 單縣 274300）

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深井急傾斜三軟煤層大采高綜采工作面頂板控制技術(shù)研究

史 青
（肥城礦業(yè)集團(tuán)單縣能源有限責(zé)任公司,山東 單縣 274300）

摘 要:針對極松散“三軟”煤層采場頂板控制的困難，“注”、“固”、“支”、“背”的頂板管控方法，采取了“加強(qiáng)護(hù)頂、護(hù)好底板、控制片幫”的一套系統(tǒng)的頂板控制措施。結(jié)今現(xiàn)場實(shí)測分析，對控制方案的合理性進(jìn)行驗(yàn)證，保證安全高效回采。

關(guān)鍵詞:三軟；大傾角；頂板控制

0 前言

陳蠻莊煤礦該煤礦位于單縣李田樓鄉(xiāng)謝樓以西，馬草廟以東，煤層厚度平均約5米，井田可采面積26平方公里，可采儲量約7300萬噸，煤種以焦煤為主，具有優(yōu)良的煤質(zhì)特征，是理想的煉焦配煤和優(yōu)質(zhì)動力用煤。主采煤層埋藏深、傾角大、煤層和頂?shù)装鍙?qiáng)度較低，工作面開采時設(shè)備穩(wěn)定性差、煤壁片幫、冒頂現(xiàn)象嚴(yán)重。3206工作面為本礦首采工作面，工作面標(biāo)高為-892.5～-768.9m，該工作面井下位于3200采區(qū)內(nèi)，DF41斷層以北，DF37斷層以南，DF27斷層以東。北鄰3402工作面未采動，南鄰3204工作面未采動。3206工作面具有傾角大（23°～50°）、厚度變化大（1.6m～5.5m/3.6m）、煤層軟、頂板較破碎，節(jié)理發(fā)育、構(gòu)造較多、煤層賦存條件極其復(fù)雜等特點(diǎn)。工作面傾斜長度191m，走向長度1190m。采煤方法為走向長壁綜合機(jī)械化開采。自2014年6月份工作面推采進(jìn)入異常區(qū)，煤層賦存條件變化大，構(gòu)造多，頂板及其破碎，面前片幫、漏頂嚴(yán)重，造成支架初撐力不足、擠架、歪斜，回采單產(chǎn)長期徘徊不前。

1 片幫嚴(yán)重頂板破碎段頂板及煤壁控制方法

摸索出了一套適應(yīng)礦井特點(diǎn)的“三軟”煤層頂板治理方法十分重要，在長期生產(chǎn)實(shí)踐中我們摸索出“注”、“固”、“支”、“背”的頂板管控方法。

（1）提高支架初撐力。每班安排一名工人對支架補(bǔ)注初撐力，記錄數(shù)據(jù)上報(bào)區(qū)對。保證頂板壓力作用在支架上，避免作用在煤壁上，造成煤壁片幫，引發(fā)面前冒頂。

（2）對頂板破碎片幫嚴(yán)重段煤壁注漿加固支護(hù).通過注入高水速凝材料充填破碎圍巖的裂隙，加上注漿材料的粘結(jié)作用，可顯著提高固結(jié)體的強(qiáng)度和剛度，圍巖的破壞由原來強(qiáng)度較低的弱面、裂隙控制轉(zhuǎn)變?yōu)橛蓮?qiáng)度較高的固結(jié)體控制。運(yùn)用高水速凝材料對巷道兩幫塑性區(qū)、破裂區(qū)煤層注漿加固，加固圈厚度可達(dá)2～3n，固結(jié)體強(qiáng)度達(dá)2-3MPa，顯著提高了破裂區(qū)、塑性區(qū)煤體的殘余強(qiáng)度，保持兩幫穩(wěn)定。煤壁注漿加固后不但提高了煤體強(qiáng)度，因此，注漿加固控制極軟煤層圍巖變形、保持圍巖穩(wěn)定效果顯著。積極探索與中國礦大合作實(shí)驗(yàn)“棕繩+注漿”加固方案，“棕繩+注漿”煤壁柔性加固機(jī)理是通過漿液使具有一定剛度和伸長率的棕繩很好的附著在煤體內(nèi)，形成全長錨固，實(shí)現(xiàn)對煤體加固，同時棕繩能夠適應(yīng)采動引起的煤壁大變形，還要阻止破碎煤體的片落。

（3）超前分析預(yù)判，結(jié)合物探資料礦組織技術(shù)、地測等相關(guān)專業(yè)人員對工作面進(jìn)行不間斷會審、分析，對工作面與異常區(qū)交叉點(diǎn)及有片幫漏頂段進(jìn)行超前用錨桿和錨索結(jié)合起來防止上覆巖層發(fā)生離層，對局部進(jìn)行加固，效果很好，可以作為特殊地段的局部支護(hù)。

（4）對頂板冒落造成支架接頂不實(shí)、初撐力不足支架段用板棚、道木打井字形木垛，木垛下鋪設(shè)金屬網(wǎng)進(jìn)行背頂，防止頂板繼續(xù)抽冒引發(fā)更大的冒頂事故。每班對支架前梁接頂情況進(jìn)行重點(diǎn)檢查，發(fā)現(xiàn)接頂不實(shí)支架立即調(diào)整支架平衡油缸，使其上仰角符合規(guī)定要求，接頂嚴(yán)實(shí)，頂板形成高低差，無法通過平衡油缸調(diào)整接頂要采取道木、板棚背頂進(jìn)行處理。

2 端面頂板及煤壁控制措施

（1）加強(qiáng)液壓支架等設(shè)備的維修管理，保證支架工況良好。檢查液壓支架支架掩護(hù)梁、底座是否有開焊、斷裂現(xiàn)象。

（2）及時移架并提高支架初撐力，保證支架接頂良好。

（3）來壓期間加快工作面推進(jìn)，減少較高的支承壓力作用于頂板與煤壁的時間。生產(chǎn)班每班觀察周期來壓情況，準(zhǔn)確掌握來壓步距，來壓時要組織快速推進(jìn)。來壓時工作面嚴(yán)格按支架操作的基本要求操作，液壓支架梁端距應(yīng)不大于300mm。在頂板比較破碎、有冒頂現(xiàn)象時，應(yīng)采用超前拉架法，超前于煤機(jī)將支架拉出，采煤機(jī)割到此處時沿頂梁下邊緣走，將破碎頂板護(hù)住。

（4）加強(qiáng)支架護(hù)幫板的管理工作，保證支架護(hù)幫板的有效使用。工作面各工種工作人員都必須經(jīng)常觀察煤壁、頂板情況以及支架護(hù)幫板的使用情況，支架拉出后要及時打出護(hù)幫板緊護(hù)煤壁。

（5）工作面、上、下安全出口處理幫安、冒頂?shù)陌踩⒁馐马?xiàng)

1）發(fā)現(xiàn)有片幫征兆要及時處理，嚴(yán)禁在不處理的情況下進(jìn)行作業(yè)。2）清煤工在清理支架前的浮煤時，必須隨時觀察煤壁情況，嚴(yán)禁背對煤壁作業(yè)。3）采煤機(jī)割煤時采煤機(jī)司機(jī)嚴(yán)禁站在支架前，且采煤機(jī)司機(jī)必須站在支架走道板內(nèi)作業(yè)，采煤機(jī)割煤時人員不得在架前行走，必須在支架內(nèi)行走。4）工作面在停產(chǎn)放假等特殊時期，進(jìn)入煤壁作業(yè)必須進(jìn)行逼幫處理。上下兩巷的超前支護(hù)必須及時有效，不得有空頂現(xiàn)象。5）當(dāng)冒頂集中在某個區(qū)域時，可在該區(qū)域進(jìn)行進(jìn)刀措施，并在冒頂范圍內(nèi)超前拉架，直到支架的前梁頂住煤壁，多進(jìn)刀時必須保證支架的整齊。6）當(dāng)工作面冒頂，支架工操作支架時，必須及時調(diào)整支架的工作位態(tài)，保證支架頂梁與頂板平行支設(shè)，防止損壞支架。同時冒頂區(qū)域必須由一人操作，不得多人同時操作支架。7）機(jī)組司機(jī)必須合理的降低采高，采高嚴(yán)格控制在3.2米左右，防止出現(xiàn)前梁不接頂，而造成冒頂事故的擴(kuò)大。

3 結(jié)論

通過對大傾角三軟煤層分析，結(jié)合陳蠻莊礦的實(shí)際情況，提出了一些相關(guān)的控制加固頂板的措施，并以陳蠻莊礦3206工作面為實(shí)例做了效果驗(yàn)證目前的這些措施還不能完全滿足需要，但現(xiàn)階段保證了工作面正常推采及安全生產(chǎn)。

作者簡介：史青（1988-），男，山東肥城人，主要從事：采礦專業(yè)技術(shù)工作。

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.02.064