綜放工作面大面積冒頂淺析

摘要：本文主要就南屯煤礦工作面發(fā)生的嚴(yán)重的偏幫、冒頂事故，進(jìn)行全面分析，并對(duì)今后類似條件的工作面開采提出開采建議。

關(guān)鍵詞：破碎頂板 支架阻力 片幫冒頂 支護(hù)

南屯煤礦93上10是九采區(qū)剩余不多的3上煤，該工作面從2010年9月至今，由于種種因素的作用和影響，導(dǎo)致工作面長(zhǎng)時(shí)間大面積發(fā)生嚴(yán)重的偏幫、冒頂事故，嚴(yán)重的影響了正常的生產(chǎn)和安全，直接影響綜放技術(shù)發(fā)揮優(yōu)勢(shì)和效益，造成了很大的經(jīng)濟(jì)損失。頂板支護(hù)質(zhì)量是該工作面頂板控制的最薄弱的環(huán)節(jié)。

1 工作面開采條件

1.1 基本概況

93上10工作面位于九采區(qū)北部，工作面西北部為93上12工作面采空區(qū)；西南部與九采三分區(qū)回風(fēng)巷相鄰；東南部未開采；東北部臨近大東章保護(hù)煤柱；93上12泄水巷由工作面東北部下伏穿過。工作面上順切眼東距九采—670水倉(cāng)外環(huán)約63m；上順槽東南距九采西翼煤層下山約80m。地面標(biāo)高（49.9～53.2m），平均51.55m，工作面標(biāo)高（—508.4～—646.3），平均—557.4m。該面走向長(zhǎng)度1138.4m，傾斜長(zhǎng)度198.5m。煤層厚度（3.4～6.1m），平均5.05m。煤層傾角（2～10°），平均7°。工作面處于沖擊地壓發(fā)生的深度，經(jīng)專家分析，93上12工作面具有沖擊地壓危險(xiǎn)。 1.3 工作面設(shè)備布置。本工作面基本支架選用ZFQ6200—18/35型液壓支架共127架，端頭支架選用ZFQP6500—19/32型液壓支架共6架，從上順槽至下順槽依次編號(hào)為1～133號(hào)支架，下端頭最后一架為正常架。

乳化泵選用GRB—315/31.5型3臺(tái)，裝備三泵兩箱；輸液管路選用高壓膠管，耐壓45MPa以上。泵站安設(shè)在93上10綜放工作面上順槽聯(lián)絡(luò)巷內(nèi)，距工作面約1300m。

1.4 礦壓基本資料。93上10綜放工作面直接頂?shù)某醮慰迓洳骄酁?0m；該面老頂初次來壓步距為42m；第一次周期來壓步距為27m，第二次周期來壓步距為23m，第三次周期來壓步距為21m，周期來壓步距平均為23.7m。

2 工作面支架阻力統(tǒng)計(jì)及頂板（頂煤）破碎冒頂狀況描述

2011年9月，工作面已平均推進(jìn)800米，據(jù)工作面結(jié)束還有338.4m。通過一個(gè)月對(duì)工作面支架阻力統(tǒng)計(jì)可以看出，整個(gè)工作面支架阻力普遍很低，其中前柱合格率最高為28%，后柱合格率最高為14%。

從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來看，支架壓力分布很不均勻，特別是支架壓力長(zhǎng)時(shí)間沒有改變，始終處在很低的狀態(tài)。支架的前后柱失衡也比較嚴(yán)重。兩順槽超前支護(hù)段內(nèi)，壓力顯現(xiàn)明顯，特別是溜尾處，頂板下沉量較大工作面頂板從支架前方煤壁滑坡處斷裂，受周期來壓的影響，頂板破碎加劇，大塊矸石從面前冒落，多數(shù)支架其前梁被壓趴下，前梁至溜槽高度僅1.0m，采煤機(jī)難以通過。

本工作面從開始回采以來支架立柱就不斷地更換，尤其到2011年10月份一次性更換達(dá)130多顆立柱，大大的浪費(fèi)了人力物力，但立柱更換上沒有幾天再次現(xiàn)漏液現(xiàn)象。可見支護(hù)設(shè)備的老化和檢修質(zhì)量。

3 事故原因分析

3.1 在工作面回采時(shí)沒有足夠的認(rèn)識(shí)對(duì)復(fù)雜條件下發(fā)生非常規(guī)的片幫、冒頂事故進(jìn)行分析、預(yù)測(cè)和處理，沒有做好頂板管理工作。

3.2 支架設(shè)備的老化加上檢修質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，造成工作面支柱大量損壞，使支架始終處于對(duì)頂板形成不了足夠的阻力。

3.3 泵站的安設(shè)位置距離工作面太遠(yuǎn)無法形成對(duì)支架（支柱）足夠的壓力。

3.4 因?yàn)楸竟ぷ髅嬗袥_擊地壓危險(xiǎn)，在工作面生產(chǎn)開始已對(duì)工作面進(jìn)行斷頂卸壓和針對(duì)本工作面所進(jìn)行的防沖工作，煤體的破碎也和其有一定的關(guān)系。所以本工作面推進(jìn)比較緩慢。工作面的壓力始終在支架的前方。

4 治理措施

4.1 帶壓移架。工作面在頂板破碎嚴(yán)重的區(qū)域可以上頂網(wǎng)，減少放煤量，加固頂板自身的吸合力。在移架的時(shí)候要帶壓移架，移架時(shí)先啟動(dòng)推拉千斤頂，在逐漸卸載，使梁與頂板保持一定的支撐阻力，帶壓前移，這樣一定程度上減輕了頂板巖層的活動(dòng)量，減少了頂板的下沉量，可有效控制頂板。

4.2 注瑪麗散對(duì)頂煤進(jìn)行加固。針對(duì)1#架～133#架頂板破碎片幫區(qū)域及巷道受壓變形嚴(yán)重區(qū)域，采用注瑪麗散對(duì)頂煤進(jìn)行加固，鉆孔布置在支架前梁下100～200mm處，根據(jù)工作面煤層注射馬麗散的實(shí)際應(yīng)用及廠家提供的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，一般情況鉆孔深度下可定為5.5m，鉆孔仰角可定為30°，水平方向應(yīng)垂直煤幫，同時(shí)由現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)員根據(jù)煤厚變化調(diào)整鉆孔深度及角度，原則上鉆頭應(yīng)打到煤層直接頂，暫定每4.0m布置一個(gè)鉆孔，單排布置。結(jié)合注射現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，初步設(shè)計(jì)每孔注漿量馬麗散催化劑、樹脂各10桶，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況可適當(dāng)減少或增加注漿量，合理控制注漿量。

4.3 工作面頂板破碎處進(jìn)行擴(kuò)棚維護(hù)。在工作面采高小，頂板破碎處放炮落煤，工字鋼棚支護(hù)，拉移支架托頂?shù)姆绞竭M(jìn)行處理。擴(kuò)棚支護(hù)采用工字鋼或板梁（3.95m，板梁斷面不小于160×140mm）配合液壓?jiǎn)误w支柱（1.6、2.2、2.5、2.8m），工字鋼或板梁走向布置，一頭擔(dān)在支架前梁上不少于300mm，另一頭支設(shè)兩架3.0m傾向工字鋼或板梁抬棚，抬棚下支設(shè)單體，第一架抬棚距離前梁頭不小于2.2m，第二架抬棚距前梁頭不小于3.0m靠幫支設(shè)，盡量減少空頂距離，片幫嚴(yán)重及頂板破碎處加密單體支護(hù)，每架傾向抬棚支護(hù)兩個(gè)支架的走向工字鋼，剛性接觸處必須墊木板皮防滑，傾向工字鋼或板梁須用8#以上雙股鐵絲十字交叉與走向工字鋼固定牢固。每個(gè)支架上兩根走向工字鋼或板梁，工字鋼或板梁棚上鋪設(shè)單層金屬網(wǎng)，用板皮或板梁背頂，板皮間距小于0.5m。支架上走向工字鋼或板梁間距750±100mm，距前梁邊緣不小于200mm。

5 經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)

93上10工作面發(fā)生大面積長(zhǎng)時(shí)間的頂板事故，可以充分認(rèn)識(shí)到工作面異常復(fù)雜的地質(zhì)條件與其應(yīng)對(duì)措施的不足，對(duì)今后類似條件的工作面開采應(yīng)吸取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。

①進(jìn)一步提高應(yīng)對(duì)復(fù)雜條件下發(fā)生非常規(guī)的片幫、冒頂事故的分析、預(yù)測(cè)和處理能力，做好頂板管理工作。②在設(shè)備的選擇維護(hù)檢修上要加大安全投入。保證支護(hù)質(zhì)量尤其要確保支架初撐力。嚴(yán)格控制工作面采高，在出現(xiàn)冒頂片幫要及時(shí)維護(hù)，防止冒頂范圍的擴(kuò)大化。③加強(qiáng)工作面礦壓觀測(cè)，分析預(yù)報(bào)工作，對(duì)工作面頂板初次來壓、周期來壓及時(shí)預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào)。加強(qiáng)工作面支護(hù)質(zhì)量動(dòng)態(tài)監(jiān)督、檢查。加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)管理，合理安排工序，確保各項(xiàng)工作協(xié)調(diào)推進(jìn)，減少工作面頂板維護(hù)作業(yè)時(shí)間，加快工作面推進(jìn)速度。