復(fù)合軟巖頂板松軟煤層綜采工作面安全高效回采技術(shù)應(yīng)用實踐

紀(jì)奉玉

摘 要：伊犁永寧煤業(yè)化工有限公司潘津工業(yè)煤礦2201工作面頂板巖石以粉砂巖為主，次為泥巖，屬于易軟化的軟弱巖石，裂隙發(fā)育，節(jié)理較多，穩(wěn)固性差，易沿裂隙產(chǎn)生開裂或側(cè)向脹裂；工作面回采期間受礦壓影響，易出現(xiàn)漏垮型冒頂；對工作面回采施工安全及煤質(zhì)管理影響較大，文章介紹了通過采用“超前帶壓跟機(jī)拉架”、“超前擴(kuò)幫錨網(wǎng)索支護(hù)”等綜合頂板控制技術(shù)，實現(xiàn)了綜采工作面安全高效回采。

關(guān)鍵詞：軟巖頂板；松軟煤層；頂板控制；安全高效回采

中圖分類號：TD421 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）20-0155-01

1 工作面概況

2201綜采工作面位于22號煤采區(qū)北部，工作面北為23～25#煤層采動影響保護(hù)煤柱，南為2202工作面采空區(qū)，西鄰2201軌皮順聯(lián)絡(luò)巷保護(hù)煤柱，東至井田邊界保護(hù)煤柱。

2201綜采工作面采用走向長壁后退式采煤法，回采工藝為綜采放頂煤，全部垮落法處理頂板；工作面長83m，平均走向長度為1273m，可采儲量40萬t，設(shè)計服務(wù)年限約5.3個月。煤層厚度平均3.9m，煤層內(nèi)外生裂隙高度發(fā)育，裂隙基本與工作面走向垂直，回采極易出現(xiàn)片幫。

工作面總體為單斜構(gòu)造，煤層傾角13°～24°，平均約17°，工作面頂板巖石以粉砂巖類為主，次為泥巖，頂板裂隙發(fā)育，節(jié)理較多，穩(wěn)固性差，易沿裂隙產(chǎn)生開裂或側(cè)向脹裂，為復(fù)合頂板；同時煤層頂板抗壓強(qiáng)度在11.00～34.70Mpa之間，頂板圍巖的抗壓強(qiáng)度較低，屬于不穩(wěn)定軟弱巖層。

工作面主要設(shè)備有MG160/375-WD1雙滾筒采煤機(jī)1臺， SGZ630/2×160刮板輸送機(jī)1部，SZZ630/110轉(zhuǎn)載機(jī)1部、PLM500/110破碎機(jī)1臺，ZFG4800/17/30端頭架2臺，ZFG4400/17/30過渡架4臺，ZFG4200/17/30中間架52臺。

2 影響工作面安全高效開采的因素

2201工作面頂板巖層以粉砂巖類為主，次為泥巖，巖層裂隙發(fā)育，節(jié)理較多，穩(wěn)固性差，抗壓強(qiáng)度低，頂板極不穩(wěn)定，周期來壓步距6～8m，來壓步距??；同時工作面煤層內(nèi)外生裂隙高度發(fā)育，裂隙基本與工作面走向垂直，回采期間受工作面周期來壓影響，工作面煤墻易出現(xiàn)離層、片幫，致使工作面液壓支架端面距過大，出現(xiàn)漏垮型冒頂，嚴(yán)重影響工作面安全高效回采。

3 頂板管控技術(shù)方案

3.1 超前帶壓跟機(jī)拉架

工作面正常回采期間滯后采煤機(jī)3～5架開始移架，工作面頂板暴露時間較長，遇裂隙發(fā)育軟巖頂板，易出現(xiàn)漏頂現(xiàn)象；通過采用超前帶壓跟機(jī)拉架，即采煤機(jī)割煤后，緊跟跟前滾筒拉超前支架，拉架期間執(zhí)行帶壓擦頂、少降快拉的拉架方式，可有效減少頂板暴露時間，保證頂板完好性。

3.2 “錨網(wǎng)索”超前控頂技術(shù)

工作面機(jī)尾段煤層裂隙極為發(fā)育，且沿工作面走向開裂，正?；夭善陂g受礦壓影響出現(xiàn)大面積片幫，支架端面距過大造成漏頂；通過采用超前擴(kuò)幫進(jìn)行“錨網(wǎng)索”支護(hù)控制頂板，即對易片幫、漏頂?shù)囟芜M(jìn)行風(fēng)鎬擴(kuò)幫，單體液壓支柱配合鉸接梁進(jìn)行臨時支護(hù)，采用“錨網(wǎng)索”對頂板進(jìn)行超前加強(qiáng)支護(hù)，有效控制頂板冒落范圍，確保安全高效回采。

3.3 超前“錨網(wǎng)索”支護(hù)參數(shù)

（1）距58#支架外沿不超過500mm施工第一排錨桿，間排距為1000mm×700mm，每根錨桿使用2支MSCK2350樹脂錨固劑，鐵托盤規(guī)格為150×150×8mm，錨桿眼孔徑為32mm。使用LDZ-200型錨桿拉力計檢測Φ20×L2000mm高強(qiáng)錨桿時，壓力表讀數(shù)不小于19 MPa。使用扭矩扳手測試Φ20×L2000mm高強(qiáng)錨桿螺母扭矩時，扭矩讀數(shù)不小于150N·m。

（2）鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)。鋼筋網(wǎng)規(guī)格為2000×1000×Ф4.0mm，網(wǎng)格規(guī)格為100×100mm，采用Ф4.0mm鋼筋焊接。鋼筋網(wǎng)搭接長度為200～300mm，每200mm使用雙股14#鐵絲連接，扭轉(zhuǎn)不少于3圈。

（3）58#支架～51#支架區(qū)域由上至下沿工作面布置錨索，間距2500mm，排距700mm。錨索采用規(guī)格為Φ15.20mm的鋼絞線加工，長度為7300mm，每根錨索使用4支MSCK2350樹脂錨固劑，鋼托盤規(guī)格為300×300×14mm，錨索眼孔徑32mm。使用MS15-180型錨索張拉器加壓錨索時，壓力表讀數(shù)不小于31.5MPa。

4 安全技術(shù)保障措施

（1）工作面回采期間遇煤墻片幫，及時拉超前架支護(hù)頂板，采用伸縮梁、護(hù)幫板支護(hù)煤墻，防止片幫范圍擴(kuò)大。（2）工作面回采期間，支架頂梁出現(xiàn)空頂，及時采取圓木或半圓木進(jìn)行背頂，確保接頂嚴(yán)實，支撐有力。（3）工作面回采期間遇頂板破碎，應(yīng)及時采用超前帶壓擦頂跟機(jī)拉架，確保暴露頂板及時得到有效支護(hù)。（4）工作面回采期間應(yīng)加強(qiáng)工作面工程質(zhì)量管理，確保工作面液壓支架站位正確，支架接頂嚴(yán)實、支撐有力。（5）回采期間若煤墻片幫面積大，應(yīng)采用超前擴(kuò)幫進(jìn)行“錨網(wǎng)索”進(jìn)行支護(hù)，“錨網(wǎng)索”支護(hù)前應(yīng)采用單體液壓支柱配合鉸接梁進(jìn)行臨時支護(hù)。（6）超前“錨網(wǎng)索”支護(hù)施工期間，必須將采煤機(jī)、刮板運(yùn)輸機(jī)停電閉鎖，并掛牌管理。（7）超前“錨網(wǎng)索”支護(hù)施工期間，施工人員接近煤壁前必須先清理退路，并嚴(yán)格執(zhí)行敲幫問頂制度，用長柄工具提前找掉頂板活矸、活石，并使用單體支柱配合鉸接梁對施工地點(diǎn)煤墻及頂板進(jìn)行臨時支護(hù)，防止片幫、漏頂傷人。（8）超前“錨網(wǎng)索”支護(hù)施工期間，人員必須站在頂板支護(hù)完好的區(qū)域施工，嚴(yán)禁空頂作業(yè)。（9）超前“錨網(wǎng)索”支護(hù)施工期間，嚴(yán)禁操作施工地點(diǎn)15m范圍內(nèi)液壓支架，該范圍內(nèi)的液壓支架要插上閉鎖銷，防止支架誤操作。（10）超前“錨網(wǎng)索”支護(hù)施工期間，跟班領(lǐng)導(dǎo)為現(xiàn)場安全負(fù)責(zé)人，負(fù)責(zé)現(xiàn)場指揮，發(fā)現(xiàn)安全隱患及時處理，確保施工現(xiàn)場安全。（11）工作面超前擴(kuò)幫進(jìn)行“錨網(wǎng)索”支護(hù)放在早班施工，支護(hù)距離應(yīng)滿足中夜班回采距離，確保工作面安全快速回采。

5 效果評價

2201綜采工作面回采期間，出現(xiàn)過因超前支護(hù)不及時，造成工作面機(jī)尾段漏頂現(xiàn)象，通過礦領(lǐng)導(dǎo)及技術(shù)人員現(xiàn)場指導(dǎo)和專盯，采取擴(kuò)大超前支護(hù)范圍、增強(qiáng)超前支護(hù)強(qiáng)度、及時拉超前架等方法，最終保證了工作面安全順利回采。

6 結(jié)語

通過對工作面地質(zhì)條件、周期來壓步距、回采速度等方面進(jìn)行綜合分析，科學(xué)、合理確定了工作面遇裂隙發(fā)育軟巖頂板地段的超前支護(hù)形式、移架方法等技術(shù)參數(shù)，提出了裂隙發(fā)育軟巖頂板綜采工作面綜合頂板控制技術(shù)，并采取了安全技術(shù)保障措施，最終確保了工作面安全。

參考文獻(xiàn)

[1]楊俊哲.綜采工作面冒頂事故預(yù)防預(yù)處理措施[J].煤炭工程，2009，（6）.

[2]邵洪杰.大傾角大采高“三軟”煤層綜采面安全高效開采技術(shù)[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2014，（6）.endprint