綜放工作面推出切眼期間技術淺析

[摘 要]針對綜放工作面推出切眼過程中，由于切眼支護初撐力不足、頂煤松軟破碎，漏、冒頂事故頻繁發(fā)生，甚至出現(xiàn)大范圍冒頂，從而造成大范圍的支架歪、倒現(xiàn)象。最嚴重時切眼支架空頂達九成以上，支架歪架、倒架達七成以上，致使工作面推進速度極慢，推出切眼時間較長。我們在推進過程中不斷改進技術措施、總結得失、積累經(jīng)驗，最終安全推出切眼。本文以7521綜放工作面為例，主要就這次推出切眼進行技術淺析，為今后綜放面類似的切眼推出提供參考。

[關鍵詞]綜放工作面 切眼 頂板破碎 漏、冒頂 歪架、倒架

中圖分類號：TD263.3 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）04-0264-02

一.概況

1.地質概況

7521綜放工作面標高-460 ～ -636m，走向長1646～1677m，走向傾角1°～20°；傾向長129～185m，傾角1°～25°，煤均厚5.33 m，工作面地質構造較復雜，在掘進中共揭露斷層33條，其中大于5.0m斷層7條；直接頂為砂質泥巖、平均厚6.72m，老頂為粉細砂巖、平均厚2.8m，底板為泥巖。

2.切眼概況

⑴設計切眼長185m，切眼有落差1.8m逆斷層和0.6m正斷層各一條，切眼上部傾角20°，中部傾角25°，下部傾角18°，中、下部底板起伏較大；

⑵切眼設計凈高2.4m、寬6.7m，采取工字鋼定型棚對棚支護（煤幫側棚梁長2.4m，老塘側棚梁長3.7m），棚距0.6m，塑料網(wǎng)護頂，中間棚腿交叉處設一排木垛，輔助支護；

⑶設備選用：SL300型采煤機落煤，SGZ-764/630型雙中鏈刮板運輸機運煤。ZFG-7200/18.5/32型過渡支架10臺、ZFY-6800/16/28型放頂煤支架113臺和ZT-18560/18/32型端頭支架1組。

3.切眼頂板狀況

由于受地質構造影響及切眼支護的缺陷，使得切眼在安裝前，部分地段頂煤已松散破碎，個別地段頂煤部分已漏。支架安裝過程中，原切眼維護頂板所支設的木垛被撤除，工字鋼棚腿被摘掉，支護穩(wěn)定性被破壞，加之支架安置過程中反復升降，使得切眼頂煤更加破碎：約一半范圍內的頂煤漏空，未漏頂煤也僅僅是堆積在支架上，切眼內約75%地段的頂煤同煤壁已斷開，另外掘進時所鋪設的塑料網(wǎng)也大部分不起作用，這些均給綜放工作面的開采帶來很大的困難。

二.開采期間遇到的難題

為使綜放工作面能盡快推出切眼，走向正常生產，針對切眼的頂板狀況，經(jīng)技術會審、分析研究決定：

1.切眼平行推進，暫不調面；

2.為保持頂煤的完整性，暫不放煤；

3.頂板破碎地段鋪設金屬頂網(wǎng)，同時沿一起傾斜方向加鋪木板（4000mm*200mm*50mm），每進一刀上一塊木板，必要時在煤幫做超前支護。

但在實際開采中，卻遇到許多始料不及的難題，給生產帶來較大的影響，嚴重制約推進度。由于原切眼內，超過一半的地段頂煤已碎，故在開采過程中，隨著支架的前移、升降等造成大量頂煤沿架間冒落，加上切眼傾角較大，往往一處漏頂造成數(shù)架漏空。原切眼掘進過程中，所鋪設的塑料網(wǎng)片大部分已被冒落頂煤撕爛，加之局部聯(lián)網(wǎng)質量不好（網(wǎng)扣不標準，聯(lián)網(wǎng)較稀等），已基本不起作用；而新鋪設的金屬網(wǎng)，剛到前梁，大部分也被冒落頂煤砸掉，起不到護頂作用。在切眼推進僅四刀約2m時，60#～80#支架頂煤全部漏空，進而使得該段支架蹬空，造成歪架、倒架。由于空頂范圍較大，支架無法生根，造成該段推溜、移架極為困難，常常是剛移超前架，隨著推溜又回到原位，而剛扶正、調好支架，由于一處支架歪架，往往造成大范圍的倒架，最嚴重時一次倒架達40架（50#--90#）。而歪架、倒架事故又造成支架上方頂煤全部漏空，加上切眼無法正常生產，推進度極慢，使得漏、冒頂范圍速迅向全面擴展，歪倒架也進一步加劇。切眼推進六刀約3.0m時，40#～92#架頂煤漏空，切眼推進4.0m時（約8刀），全面頂煤破碎，歪架范圍進一步擴大。惡性循環(huán)使得切眼無法組織生產，對安全也極為不利。

三. 處理措施

1.支架上打聯(lián)鎖木垛

為解決大面積冒頂，支架無法生根，大范圍歪、倒架，造成推溜、移架作業(yè)困難這一難題，采取了在支架上打聯(lián)鎖木垛的辦法，走向用φ200mm長3.0m半圓木，傾向用2.6m半圓木，緊靠煤幫打聯(lián)鎖木垛。打木垛前將支架降至2.0m左右，木垛打好后將支架升起，以便接牢頂板。這種處理方法在實踐中取得了較好的效果。

2.安裝防倒千斤頂

為使切眼空頂處支架具有整體性、穩(wěn)定性以及方便于移架、調架，采取了在空頂處支架上安設防倒千斤頂?shù)姆椒ǎ姑颗_支架手拉手，上、下聯(lián)接，并將防倒千斤頂最上端安裝在頂板完整支護有力的支架上，推進中50#～98#架共安裝48套防倒千斤頂。移架時，每臺支架前、后各支設一棵單體，配合防倒千斤頂輔助移架，確保不再發(fā)生歪架、倒架。效果較為明顯。

3.單體輔助支撐移架

為增加切眼支架穩(wěn)定性，對全面支架采取了單體輔助支護法，即在每一臺支架中部架設一斜撐單體。該單體一端打在本臺支架的頂梁中部，另一端打在下方相鄰支架的底座廂內。由于單體生根在實底上，對支架起到了較好的輔助支撐作用，基本解決了支架的歪、倒問題。

4.煤幫做超前

針對頂板特別破碎地段，應采取做超前支護的辦法，如圖。做超前用φ200mm、長3.2～3.5m半圓木、2.5m單體，一梁三柱。半圓木老塘側一端搭在支架前梁上不少于0.3m。做超前時，首先選擇一處頂板相對較完整的地段，按照“淺打眼、打底眼，少裝藥、放小炮”的原則，向前放小炮、扶小棚維護，待向前掘進3.0m左右深時，再用3.5m半圓木改棚扶正規(guī)支護。扶棚前，在半圓木上沿傾向鋪設1.5m*4.0m金屬網(wǎng)，并在每2棚半圓木棚之間再加打三個頂錨桿，將金屬網(wǎng)錨固在頂板上。而后，在做超前內，沿傾斜方向向下打眼放炮，扶棚做超前，每循環(huán)進度0.75m。這樣不僅較好地維護了頂板，對施工安全也較為有利。7521綜放工作面在推出切眼過程中，共用這種方法做超前40架。實踐證明，采用這種方法后，使原來一直破碎的頂板得到了較好的控制，基本做到了一次逮頂，一次推出切眼，杜絕了漏、冒頂事故的發(fā)生。

5.全面鋪設金屬網(wǎng)、上大板

開采切眼初期，由于對頂板認識不足，采取在頂板破碎地段鋪設金屬網(wǎng)。但隨著試采開始切眼就出現(xiàn)了全面頂板破碎，半數(shù)頂板漏空的不利局面。為此，及時調整了在全面鋪設金屬網(wǎng)，并針對頂板狀況采取不同方法進行鋪網(wǎng)。

⑴頂煤完全冒空地段，由于采取了在支架上打聯(lián)鎖木垛的方法進行頂板管理，故在打木垛前即將金屬網(wǎng)平鋪在支架上，并在木垛的老塘側，將金屬網(wǎng)同木垛連在一起，確保上網(wǎng)一次成功。為防止煤壁片幫，又采取了在支架上向煤壁打木錨桿錨網(wǎng)護幫。如圖：錨桿按三排五花眼布置，金屬網(wǎng)下端同支架上鋪設的金屬網(wǎng)聯(lián)好垂在前梁下，兜住頂煤。割煤時，緊跟煤機后滾筒，在支架前梁前端沿傾向鋪設木板（4000mm*200mm*50mm），每進一刀鋪設一塊。木板鋪在金屬網(wǎng)之下，沿傾向壓茬0.5m。鋪設木板時，先用2到3棵單體將木板升在頂板上，以確保移架時，頂板的完整性，必要時還可在煤幫肩窩處按向上60度角加打木錨桿，將金屬網(wǎng)錨在頂板上。

⑵頂板相對較完整地段，采取了鋪網(wǎng)、上木板及煤幫錨網(wǎng)的方法鋪網(wǎng)。

⑶頂煤較破碎而又未冒落的地段，鋪網(wǎng)同做超前結合起來，做超前時，將金屬網(wǎng)沿傾向鋪設在半圓木上，確保一次到位。

6.打超前鐵剎桿

切眼做超前棚維護頂板的方法雖效果較好，但進度太慢，尤其是對一些頂板、煤壁相對都較完整的地段。經(jīng)研究采取了在支架前梁處打超前鐵剎桿的方法幫助支護頂板。鐵剎桿用φ32的圓鋼制成，長2.5m～3.0m。使用時將鐵剎桿沿支架前梁按向上100～150的仰角平行打入煤壁，錨桿間距200mm。這樣頂板的完整性得到了較好的加強。切眼試采時，支架前梁緊托剎桿底部推進，取得了較好的效果。

7.采取調面自下而上逐步逮頂

切眼向前推進5m后，20#向下頂煤得到控制且較為完整；其余地段，特別40#～90#頂板極為破碎。如平行推進，必將一次性大范圍揭露破碎頂板，生產組織較為困難，推進度極慢，且易造成大范圍頂板聯(lián)鎖事故。后采取調機頭的方法開采，自下而上逐步逮頂。這樣做，一是可將切眼調為偽斜開采，控制設備下滑；二是將大范圍破碎頂板自下而上分段揭露，逐步逮頂，待一段頂板得到有效控制后，再向上順延擴展。采取該方案后，由于將破碎頂板分割成數(shù)段，故不僅避免了大范圍歪、倒架聯(lián)鎖事故，而且推進度大大加快，效果較為明顯。

四.技術總結

1.改進切眼支護方式

由于7521切眼掘進采用跟底留頂煤施工，所以對頂板管理尤為重要，稍微控制不好就造成頂煤松散、破碎，給今后安裝、開采造成隱患。切眼設計施工中沒有采用錨網(wǎng)支護，沿用架棚支護，造成開采時一系列事故的發(fā)生。其主要危害有：

⑴支護方式缺乏對頂板的主動支撐作用，使得大部分地段的頂煤均處于等勁狀態(tài)。掘進中由于腿窩松軟、背板不實、木楔不緊等都將使頂煤處于無支護狀態(tài)，進而引起頂煤松動、離層。而松動的頂煤堆積在定型棚上，又給人一種頂板完好的錯覺。隨著安裝中定型棚腿的摘除、開采時支架的移動等，都會引起頂煤冒落。

⑵架棚支護對設備安裝極為不利。采用架棚支護在設備安裝時，必先對工字鋼棚腿進行拆除，頂板失去支撐作用，支架安裝時升降，均造成頂煤松動，不利于頂板管理。

⑶切眼掘進時使用塑料網(wǎng)也給開采帶來隱患。由于塑料網(wǎng)護頂強度不夠，所以在定型棚腿摘除、支架安裝時的升降，部分網(wǎng)已被扯爛，起不到護頂作用，移架時架間漏煤極為嚴重。

因此，建議在今后的綜放面切眼設計、施工中盡可能使用錨網(wǎng)支護或錨網(wǎng)、錨鎖聯(lián)合支護。

2.支架防倒、防滑設施的安設

在試采期間，由于發(fā)生大范圍漏、冒頂，造成歪、倒架事故頻繁發(fā)生。由于在試采前未能及時安裝防倒、防滑千斤頂，故給試采期間的防倒、防滑及調架工作造成不便。因此，建議今后凡煤層傾角大于15°的綜放面，在設備安裝中要同步安裝好“三機”的防倒、防滑設施，為順利開采作好準備。

3.切眼采用偽斜布置

煤層傾角21.5°～ 27.5°，切眼設計為垂直兩道布置。若工作面采取平行推進，勢必造成設備下滑，試采初期調面難度大，影響推出切眼。建議今后在傾角較大的切眼設計施工時，應根據(jù)煤層傾角、切眼長度等選擇較科學的偽斜角度，將切眼布置為合理的偽斜開采。

4.全切眼上網(wǎng)

對于傾角較大的切眼，由于頂板管理存在一定難度，建議在開始試采時，將工作面鋪設金屬網(wǎng)，避免出現(xiàn)因頂板破碎而造成大范圍漏、冒頂事故，影響切眼試采。待工作面走出切眼并完全接實頂板后再取消上網(wǎng)，正常放煤。

作者簡介：

吳少先，江蘇金湖人，1972年8月出生，大學文化，高級工程師，工作單位上海大屯煤電公司姚橋煤礦。