綜采工作面巷道應力集中處加固安全技術探討

余文喆

摘要：由于綜采工作面在斷層發育處應力集中，地壓較大，應對綜采工作面巷道架棚加固支護。針對21601綜采工作面巷道應力集中處加固的安全問題，我們進行了調查研究和論證分析并精心準備，通過嚴格執行綜采工作面巷道加固等專項措施，科學合理組織生產，實現了單產創出新水平，為今后綜采工作面巷道應力集中處的加固提供了可借鑒的經驗。

關鍵詞：加固;頂板;架棚;應力集中;

1.前言

21601綜采工作面（后期）在回采過程中，由于工作面在斷層發育處應力集中，地壓較大，應對工作面巷道架棚加固支護。確保超前支護內巷高與行人安全出口寬度滿足要求。因此，針對綜采工作面在斷層發育處應力集中，地壓較大的回采安全問題，我們以21601綜采工作面巷道架棚加固支護為突破口，實施綜采工作面巷道應力集中處的加固安全高效專項研究，并取得了良好的效果。

2.?21601?綜采工作面概況

21601綜采工作面位于十六采區，西為21602工作面（已采），東為F4斷層保護煤柱，北為-495m水平西翼膠帶運輸大巷保護煤柱，南至十六采區邊界保護煤柱。

工作面總體為一寬緩的單斜構造，煤層傾角2°～33°，平均10°。工作面煤層總體穩定，但軌道順槽側受F4斷層影響，局部煤層厚度和傾角異常，對回采影響較大。工作面掘進期間揭露9條斷層和3個薄煤區，其中2條斷層在工作面回采范圍外。

工作面煤層頂底板情況表1。

表1??工作面煤層頂底板情況表

頂底板名稱

巖石名稱

厚度（m）

巖??性??特??征

老??頂

砂質泥巖

0～10.65

5.33

深灰色，厚層塊狀，泥質結構，上部含砂少，中部夾泥巖。

直接頂

泥?巖

2.95～13.70

8.33

深灰色，含植物化石碎片，裂隙中淋濾有黃鐵礦膜，局部含0.4m的菱鐵礦。

偽??底

泥?巖

0～1.96

0.98

灰黑色，頂部含大量植物化石碎片及黃鐵礦晶膜。

老??底

（直接底）

中粒砂巖

0～9.04

4.52

深灰色，含植物化石碎片及薄膜。

3.綜采工作面加固的工藝

3.1?技術方案

巷道加固采用與巷寬相適應的3.6m—4.0m長Π型梁配合單體支柱架傾向棚支護，一梁兩柱，∏型梁架設在頂板無鋼帶、錨索梁支護的巷道位置，棚距為800±100mm。架棚時，頂板破碎區域鋪設雙層塑編網護頂，塑編網長邊沿巷道方向布置，兩側鋪設到巷幫，相鄰網片長邊對接，短邊搭接壓茬不小于200mm，聯結扣間距不超過200mm。

單體支柱墊雙柱鞋（尼龍柱鞋+木柱鞋）或鐵柱鞋，確保柱壓不低于6.5MPa，單體支柱成一條直線，其偏差不超過±100mm。當巷道頂板不平、∏型梁接頂不實時，采用半圓木、雜木背頂，確保支護質量。在圓木下支設單體支柱，要正對圓木軸線位置升柱。

單體支柱墊雙柱鞋，柱壓不低于6.5MPa，單體支柱與軌道間的安全距離不低于700mm。軌道順槽架棚加固后，方可拆除巷道內加強支護的木點柱。

3.2對于單體支柱使用規范

不同類型和性能的單體支柱不得混用。工作面在用單體支柱必須全部編號管理，備用單體支柱需掛牌管理。新下井或長期未使用的單體支柱，第一次使用時應先升降1～2次，排凈腔內空氣后方可使用。單體支柱支設前，必須沖洗三用閥注液口，防止煤粉等污物進入單體支柱內腔。碰倒、歪斜、損壞、失效的單體支柱，必須立即恢復或更換。頂蓋掉爪、缸體或活柱變形、活柱表面銹蝕嚴重或手柄損壞的單體支柱，必須及時更換，不允許繼續使用。

單體支柱頂蓋與頂梁貼合必須嚴密，不準單爪承載（如巷道傾斜，出現頂蓋單爪承載時必須在單爪空隙間打木楔子，使柱爪完全承載）。當巷高突然變化超過單體支柱有效支撐范圍時，應及時更換相應規格單體支柱。不得采取在單體支柱底部墊雙層或多層木柱鞋、矸石或帶帽等支設;更不得通過鉆底的方式使用大規格單體支柱代替小規格單體支柱支護頂板。

巷道高度超過3.5m時，必須在頂板絞架，絞架圓木直徑不得小于150mm，最下層圓木直徑不得小于200mm，且絞架圓木必須使用雙股聯網繩與頂板錨索、錨索梁或錨桿實現連鎖。嚴禁巷高超過3.5m時在單體支柱下墊設多層木柱鞋或帶帽進行支護。工作面所有站立存放和使用的單體支柱必須采取雙防倒措施，防止單體支柱失效或受力后倒柱傷人。單體支柱必須穿雙柱鞋（木柱鞋+尼龍柱鞋），尼龍柱鞋必須墊設在木柱鞋的正中位置。

工作面單體支柱墊設使用的柱鞋必須完好無損壞，歪斜、受壓側向滑移、壓裂和變形嚴重的木柱鞋和尼龍柱鞋必須及時恢復或更換，并將歪斜單體支柱扶正。單體支柱不得承受側向壓力。單體支柱支設時應與巷幫保持至少100mm的安全距離，防止巷幫受壓變形后側向擠壓單體支柱。

3.3?加固巷道的對策

圖1?加固巷道示意圖

工作面在回采期間巷道發生頂板來壓時，為保證在處理頂板來壓期間的安全施工，特采取以下措施。加固巷道方法見圖1。

架走向棚加固時，棚梁采用4m長π型梁，用40T鏈條將π型梁固定在頂梁和伸縮梁下面，一架2根。在π型梁露出液壓支架的部分上用直徑不小于160mm圓木封實頂板（圓雜木沿傾向放置）。必須先加固該處頂板支護，再替換單體柱。

4.效果分析

按照方案施工預防了綜采工作面巷道應力集中處的加固所帶來的安全問題，經過21601綜采工作面巷道應力集中處的加固考驗后，該方案施工預防了21601綜采工作面巷道加固回采所出現頂板破碎及來壓事故。目前?21601綜采工作面局巷道加固回采段已經安全通過，未發生任何問題?，?21601綜采工作面巷道加固段回采方案取得成功。

5.結束語

綜上所述，綜采工作面巷道加固段回采的安全管理的重點和難點是頂板的管理。尤其是綜采工作面頂板的管理關系著煤礦是否能夠進行安全生產。一旦發生了頂板事故，將造成較大的人員傷亡和重大的經濟損失，嚴重威脅著煤礦的生產安全。實踐證明，綜采工作面斷層發育處應力集中，地壓較大，處的加固對頂板起到有效治理，如有些事故是可以被預防和解決的。對于煤礦生產安全有著重要的意義。