深井急傾斜三軟煤層大采高綜采工作面頂板控制技術研究

史 青（肥城礦業集團單縣能源有限責任公司,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研究

史 青
（肥城礦業集團單縣能源有限責任公司,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“加強護頂、護好底板、控制片幫”的一套系統的頂板控制措施。結今現場實測分析，對控制方案的合理性進行驗證，保證安全高效回采。

關鍵詞: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，具有優良的煤質特征，是理想的煉焦配煤和優質動力用煤。主采煤層埋藏深、傾角大、煤層和頂底板強度較低，工作面開采時設備穩定性差、煤壁片幫、冒頂現象嚴重。3206工作面為本礦首采工作面，工作面標高為-892.5～-768.9m，該工作面井下位于3200采區內，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，節理發育、構造較多、煤層賦存條件極其復雜等特點。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械化開采。自2014年6月份工作面推采進入異常區，煤層賦存條件變化大，構造多，頂板及其破碎，面前片幫、漏頂嚴重，造成支架初撐力不足、擠架、歪斜，回采單產長期徘徊不前。

1 片幫嚴重頂板破碎段頂板及煤壁控制方法

摸索出了一套適應礦井特點的“三軟”煤層頂板治理方法十分重要，在長期生產實踐中我們摸索出“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注初撐力，記錄數據上報區對。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，引發面前冒頂。

（2）對頂板破碎片幫嚴重段煤壁注漿加固支護.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作用，可顯著提高固結體的強度和剛度，圍巖的破壞由原來強度較低的弱面、裂隙控制轉變為由強度較高的固結體控制。運用高水速凝材料對巷道兩幫塑性區、破裂區煤層注漿加固，加固圈厚度可達2～3n，固結體強度達2-3MPa，顯著提高了破裂區、塑性區煤體的殘余強度，保持兩幫穩定。煤壁注漿加固后不但提高了煤體強度，因此，注漿加固控制極軟煤層圍巖變形、保持圍巖穩定效果顯著。積極探索與中國礦大合作實驗“棕繩+注漿”加固方案，“棕繩+注漿”煤壁柔性加固機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，形成全長錨固，實現對煤體加固，同時棕繩能夠適應采動引起的煤壁大變形，還要阻止破碎煤體的片落。

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

（4）對頂板冒落造成支架接頂不實、初撐力不足支架段用板棚、道木打井字形木垛，木垛下鋪設金屬網進行背頂，防止頂板繼續抽冒引發更大的冒頂事故。每班對支架前梁接頂情況進行重點檢查，發現接頂不實支架立即調整支架平衡油缸，使其上仰角符合規定要求，接頂嚴實，頂板形成高低差，無法通過平衡油缸調整接頂要采取道木、板棚背頂進行處理。

2 端面頂板及煤壁控制措施

（1）加強液壓支架等設備的維修管理，保證支架工況良好。檢查液壓支架支架掩護梁、底座是否有開焊、斷裂現象。

（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，減少較高的支承壓力作用于頂板與煤壁的時間。生產班每班觀察周期來壓情況，準確掌握來壓步距，來壓時要組織快速推進。來壓時工作面嚴格按支架操作的基本要求操作，液壓支架梁端距應不大于300mm。在頂板比較破碎、有冒頂現象時，應采用超前拉架法，超前于煤機將支架拉出，采煤機割到此處時沿頂梁下邊緣走，將破碎頂板護住。

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

（5）工作面、上、下安全出口處理幫安、冒頂的安全注意事項

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

3 結論

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

作者簡介：史青（1988-），男，山東肥城人，主要從事：采礦專業技術工作。

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