采煤工作面順槽人工假頂處理冒頂施工工藝的應(yīng)用

王紅亮+宋作文+王延年+苗榕+李軍

摘 要：在井巷掘進(jìn)、采煤作業(yè)過程中，受采動(dòng)影響，地下巖體應(yīng)力分布不均、地質(zhì)構(gòu)造變得復(fù)雜，巷道出現(xiàn)變形或遭到破壞。如果維護(hù)不當(dāng)，極易導(dǎo)致冒頂事故發(fā)生。主要介紹了在采煤工作面順槽地質(zhì)構(gòu)造帶處理冒頂事故的一種有效的施工工藝。

關(guān)鍵詞：采煤工作面；順槽；人工假頂；冒頂施工

中圖分類號(hào)：TD327.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.08.126

在井巷掘進(jìn)、采煤作業(yè)過程中，受采動(dòng)影響，地下巖體原巖應(yīng)力失衡，巷道周邊巖體自穩(wěn)降低，且在原巖應(yīng)力重新分布平衡應(yīng)力的過程中，巷道周圍的煤巖體發(fā)生了移動(dòng)。在此過程中，巷道內(nèi)的支護(hù)體系受到了各種力的作用，致使支護(hù)體系嚴(yán)重變形或遭到破壞。如果處理、維護(hù)不當(dāng)，極易出現(xiàn)冒頂事故。

在巷道掘進(jìn)和采煤過程中，常會(huì)遇到斷層、褶曲等地質(zhì)構(gòu)造。這些地方往往會(huì)出現(xiàn)頂板破碎、傾角變化、煤層變軟、淋水增大等現(xiàn)象。斷層破壞了煤層的完整性，造成裂隙和破碎帶；褶曲的出現(xiàn)使煤巖層起伏彎曲、頂?shù)装迤扑椤⒚簬r層松軟。如何有效處理和預(yù)防冒頂事故則成為井巷工程面臨的主要問題之一。

1 概況

1.1 8103工作面概況

8103工作面屬3#煤，賦存于二疊系山西組地層中部，為陸湘湖泊型沉積，煤層厚6.2 m，含兩層夾矸。該工作面煤層整體上為一由北向南傾斜的單斜構(gòu)造，傾角為1°～9°。

1.2 冒頂區(qū)概況

冒頂區(qū)位于8103工作面回風(fēng)順槽，距工作面里切眼20 m處。冒頂區(qū)長(zhǎng)20 m，寬5 m，冒頂高度最高達(dá)5 m，巖石垮落2 m，位于斷層（F304，H=5 m，<70°）附近。

冒頂區(qū)前后都是錨網(wǎng)支護(hù)，且冒頂區(qū)與端尾間采用單體液壓支柱配π型鋼梁作超前支護(hù)頂板管理，冒頂區(qū)在超前支護(hù)范圍外。

2 冒頂區(qū)處理方案

2.1 加固處理

首先在冒頂區(qū)前后至少20 m的范圍內(nèi)加固，防止冒頂區(qū)范圍擴(kuò)大。施工時(shí)，必須從遠(yuǎn)處向冒頂區(qū)延深，并根據(jù)頂板情況隨時(shí)執(zhí)行“敲幫問頂”制度。如果有特殊變化，要及時(shí)匯報(bào)。同時(shí)，在施工時(shí)，還要掌握煤巖層節(jié)理情況。常用的加固方法為：補(bǔ)打Φ22 m×8.3 m的大孔徑預(yù)應(yīng)力錨索，并用鋼筋梯子梁進(jìn)行“#”字形聯(lián)鎖；接著進(jìn)行復(fù)合支護(hù)，打設(shè)一梁三柱的單體液壓支柱配大板，排距0.8 m，柱窩要墊好鞋板，保證在實(shí)底上不能有浮煤，梁、柱要用麻繩聯(lián)鎖，防止受壓不平衡柱倒傷人。

2.2 冒頂區(qū)處理

2.2.1 找頂處理活煤矸

對(duì)于找頂處理活煤矸，必須在跟班隊(duì)或班組長(zhǎng)的監(jiān)護(hù)下，由有經(jīng)驗(yàn)的老工人用專用敲幫問頂工具對(duì)冒頂區(qū)的活煤矸進(jìn)行處理。敲幫問頂人員應(yīng)站在安全地點(diǎn)，監(jiān)護(hù)人員應(yīng)站在敲幫問頂人員的側(cè)后方，以保證安全退路暢通。

2.2.2 打設(shè)臨時(shí)點(diǎn)柱和臨時(shí)木垛

在完成冒頂區(qū)邊緣敲幫問頂且確保無危險(xiǎn)后，組織骨干力量打設(shè)幾根點(diǎn)柱，以起到支撐的作用。點(diǎn)柱間距應(yīng)盡量控制在能容納一個(gè)本垛的范圍內(nèi)。點(diǎn)柱打設(shè)好后，在有專人監(jiān)護(hù)的情況下，作業(yè)人員首先用專用敲幫問頂工具處理活煤矸，然后視現(xiàn)場(chǎng)情況集中力量迅速在冒落的煤矸上打設(shè)“#”字形臨時(shí)木垛。打設(shè)時(shí)，由冒頂區(qū)邊緣向內(nèi)逐個(gè)打設(shè)，且采用1.5 m長(zhǎng)的道木交替打設(shè)。最后配合大板、剎桿、木茬等將頂板絞實(shí)。每打設(shè)一個(gè)木垛，木垛最上方貼近頂板時(shí)，必須向前方伸出兩根大板，以起到挑頂和臨時(shí)維護(hù)頂板的作用。下一個(gè)臨時(shí)木垛要與其伸出的大板聯(lián)鎖，這樣能防止再次來壓對(duì)木垛造成沖擊，甚至將木垛推倒。如此多次操作，在冒頂區(qū)打設(shè)若干個(gè)臨時(shí)木垛來控制頂板，防止再次來壓，為下一步全錨支護(hù)創(chuàng)造安全的工作環(huán)境。圖1所示為高頂區(qū)施工前臨時(shí)支護(hù)剖面。

待冒頂區(qū)頂板臨時(shí)控制好后進(jìn)行錨網(wǎng)支護(hù)。首先在點(diǎn)柱與木垛空隙間打設(shè)錨桿和錨索，鋪網(wǎng)后用鋼筋梯子梁聯(lián)鎖。當(dāng)臨時(shí)點(diǎn)柱和木垛空間的頂板維護(hù)好后，再慢慢從上到下、從邊緣到中間拆除點(diǎn)柱和木垛。在拆除過程中，要時(shí)刻觀察頂幫情況，作業(yè)人員要手疾眼快，行動(dòng)迅速，并且嚴(yán)格執(zhí)行“敲幫問頂”制度，時(shí)刻注意身邊的情況，保證退路暢通。待臨時(shí)點(diǎn)柱和木垛拆除后，按錨網(wǎng)支護(hù)要求支護(hù)。作業(yè)期間，必須保證工程質(zhì)量，嚴(yán)格按規(guī)程要求施工，鋼梁梯子梁必須橫豎聯(lián)鎖。

冒頂支護(hù)完成后，拆除所有臨時(shí)點(diǎn)柱和木垛并回收，然后組織力量清理冒落的煤矸石。

3 人工做假頂

冒頂區(qū)從底板到頂板將近8.5 m高，給回采造成了極大的影響，頂板不易維護(hù)；同時(shí)，采煤支架容易歪倒傾斜，影響回采進(jìn)度，因此要做一假頂來充填冒頂區(qū)。

人工做假頂時(shí)，采用打設(shè)起吊鋼絲繩吊掛大板并在大板上打設(shè)木垛的方式，大板長(zhǎng)4.8 m，道木長(zhǎng)1.5 m。預(yù)先在大板上均勻鉆制4個(gè)直徑為30 mm的預(yù)留孔，便于鋼絲繩吊掛穿進(jìn)和插出。將鋼絲繩固定在頂板的錨索上，大板下方至底板的距離為原巷道的凈高度（3.5 m）。在吊掛的大板上打設(shè)的木垛為1.5 m高，相臨木垛要相互聯(lián)鎖，以防來壓推倒；木垛要吃勁，不能有虛頭，要用托板、木楔背緊背實(shí)。圖2所示為高頂區(qū)域施工后斷面。

4 冒頂區(qū)的防護(hù)措施

冒頂區(qū)的防護(hù)措施主要有以下幾種：①加強(qiáng)施工管理，嚴(yán)格按規(guī)程要求作業(yè)；②加強(qiáng)對(duì)頂板離層儀的觀察，如果有變化，及時(shí)匯報(bào)，并采取相應(yīng)措施；③在構(gòu)造復(fù)雜的地段采用復(fù)合支護(hù)，并延長(zhǎng)復(fù)合支護(hù)長(zhǎng)度；④在回采過程中，加強(qiáng)端頭、端尾超前維護(hù)，延長(zhǎng)維護(hù)長(zhǎng)度；⑤優(yōu)化支護(hù)參數(shù)，按實(shí)際情況合理改變支護(hù)材料的長(zhǎng)度和強(qiáng)度；⑥增強(qiáng)頂板管理意識(shí)，加大監(jiān)管力度，嚴(yán)格落實(shí)責(zé)任；⑦掌握頂板活動(dòng)規(guī)律，采取有針對(duì)性的維護(hù)措施。

5 結(jié)束語

采煤工作面順槽人工假頂處理冒頂施工工藝的應(yīng)用使回采生產(chǎn)很快步入了正軌。該施工工藝的應(yīng)用不僅為回采工作面的生產(chǎn)創(chuàng)造了有利條件，為作業(yè)人員提供了有力的安全保障，還為今后的井工開采，比如在斷層及其他地質(zhì)構(gòu)造帶附近的巷道維護(hù)、冒頂事故的處理提供了借鑒和依據(jù)。

〔編輯：劉曉芳〕