煤礦頂板破碎巷道掘進

鞏雨昆

摘 要：隨著礦井現代化程度越來越高，開采深度也隨之逐漸加深，礦井涌水、煤塵、瓦斯、頂板等問題已經成為礦井“安全高效生產”的制約因素。其中影響較大的就是頂板破碎問題。所以頂板的控制是掘進工作需要解決的一大技術難題，也是開展掘進工作的重中之重。

關鍵詞：人工假頂；撞楔法；架棚整體性；安全距離；頂板觀測

1 工程概況

工作面概況：1694W 工作面位于-600水平西大巷六采區9煤層第四工作面，工作面標高-522.0～-640.0，該工作面上有1684W工作面和1693W工作面，現均已回采完畢。頂底板情況：老頂為粉砂巖，厚度0～5.9m，平均3.1m，深灰色，局部含植物化石和炭化體。直接頂為泥巖，厚度0～2.5m，平均1.9m，深灰色，上部含菱鐵質結核及黃鐵礦散晶，下部質軟易碎。直接底為細砂巖，厚度3.3～5.7m，平均4.8m，褐灰色，含大量的根部化石。老底為泥巖，厚度8.1～10.0m，平均9.0m，深灰色，在底部含少量炭質和腐泥質。煤層結構屬于復雜結構，局部煤層底部有一層不穩定泥巖夾矸，厚度0～0.2m左右。煤層厚度為1～3m，平均煤厚為2.5m，煤層傾角15°-25°，平均傾角為20°，煤層走向在40°左右。受地質構造、頂板壓力影響，造成煤層頂板破碎，掘進時破板、破底厚度加大，局部可能全巖，增大原煤灰分。支護形式采用GU29-10.4m2拱形支架支護，棚距為600±50mm。

2 頂板破碎支護工藝

①臨時支護及構造假頂。由于巷道頂板異常破碎而且煤巖體自穩能力差，隨著巷道的掘進，頂板及兩幫的煤矸傾漏下來，為保證巷道的安全快速掘進，防止頂板冒頂事故的發生，必須要采取相應的支護和構造人工假頂。具體方法是：先在巷道迎頭向上25°左右對頂板打眼，深度打入1.4m左右，然后將管縫錨桿打入迎頭破碎頂板中，管縫錨桿在架棚上方呈均勻分散布置。形成向前的一個超前支護區域（人工假頂），再在超前支護區域上方填好木料。

②縮小棚距減少空頂面積。調整支護形式，加強支護強度，將棚距由原來的600mm縮小為500mm，從而縮短空頂距，減小整體的空頂面積，在一定程度上控制住不穩定的頂板。

③打點柱、卡鐵道加強架棚整體性與支護強度。在頂板破碎地帶的架棚支護下，用大板或者液壓支柱加打點柱，點柱要打牢打實，并用鉛絲連好，可以加大架棚支護的強度，然后用3m長鐵道將破碎地帶內的架棚全部連在一起，并用斜卡纜將鐵道和架棚鎖住，從而將架棚的整體性提高，加強了整體的支護強度。

3 現場安全管理措施

掘進使用GU29-10.4m2金屬拱型支架支護，棚距為600±50mm（如頂板壓力較大，架棚變形嚴重時必須縮小棚距為500±50mm），棚梁與棚腿間的搭接400-40mm，搭接處上好三個卡纜，卡纜扭矩達到150 N·m，正頂鋪塑料網，網搭接不小于100mm，網與網之間用鉛絲連好，鉛絲要求雙絲多扣，連網間距不超過200mm/道。正頂及兩幫各使用一趟角鐵支拉板，支拉板要求放成線，不回撤。正頂及兩幫用木小板插背，間距不大于200mm/塊，要求插嚴背實。每班開工前檢查迎頭往外15m范圍的架棚卡纜緊固情況，使其扭矩均達到150 N·m，歪扭的棚子及時扶正并插背好。對迎頭往外20米范圍內的巷道雜物進行清理，保持后路暢通。對后路壓力大地段的架棚進行加固，在上頂卡好一道鐵道，卡纜緊固符合要求，使其扭矩達到150 N·m，兩根鐵道之間必須穿袖卡，穿袖長度不小于700mm，隨掘進向前倒鐵道，每班對其進行檢查，發現卡纜松的及時重新緊固。對縮搭接比較嚴重的地段及時打好一梁三柱的托板，梁、腿均使用三米大板。過構造期間，如頂板冒落需做好超前支護，使用半圓或鐵撞楔打好超前撞楔控制好頂板，鐵撞楔間距不大于500mm，直接打到冒落區域里面邊緣，吃住勁，上頂搭好影子板。鐵撞楔末端用鉛絲或者卡纜固定好，以免傷人。施工過程中認真作好敲幫問頂及找掉工作，嚴格遵循先外后里、先頂后幫的原則。使用專用的長釬子找掉，找掉時，一人找掉，一人觀山，操作要由有經驗的老工人進行，嚴禁在槽口同時進行其他工作。任何人不得進入空頂區內作業。如果頂空小于300mm，用木料插嚴背實，頂空大于300mm時，打木垛接頂，打木垛時打好影子板，并有專人觀山；如果無法打木垛時，上頂填1.0m以上的亂料填實并用小板插嚴背實。如隨掘進迎頭末一架棚子能與煤壁貼實，繼續向前掘進時必須提前使用風錘（或者風鉆）打眼后安裝超前管縫錨桿控制頂板。管縫錨桿間距300mm，每排打不少于6根。從末兩架棚子間隙向斜上方打，角度比邊眼掘進角度略大，管縫錨桿外露不超過300mm。過冒頂區期間必須保證迎頭20m范圍內斷面高度不小于2.4m，且后路暢通，迎頭工作人員精神集中，統一指揮，其余無關人員撤職迎頭20m以外，施工過程中要安排專人進行觀山。迎頭前劈嚴重時，要在巷道內安全地點，采取向前加打錨桿措施，以控制前劈程度，打錨桿時，人員要在有支護的地點操作，并有專人觀山。

4 結束語

1694W工作面采用打撞楔的方法進行臨時支護和打點柱、卡鐵道加強架棚整體性與支護強度的方案以后，加強了巷道的支護強度，也保證了頂板的整體性，從一定程度上來講，解決了頂板破碎巷道的安全掘進難題，而且大大提升了工作效率，減少了頂板事故的發生，降低了成本的投入，這種施工工藝在以后的頂板破碎工作面的掘進工作中可以大量推廣。

參考文獻：

[1]高如林.淺析煤礦掘進巷道頂板事故預防措施[J].中國高新技術企業，2013（3）.

[2]林大力.煤礦掘進巷道頂板事故預防及斷面優化研究[J].現代礦業，2011（4）.