綜采工作面撤除端頭支架后頂板支護技術實踐研究

牛汪洋

（汾西礦業兩渡煤業，山西 靈石 031302）

39（10）08工作面受斷層影響，工作面頂板上方破碎，時常發生漏頂事故，加之支架處于11號煤底板炭質頁巖中，支架鉆底情況嚴重，導致工作面機尾處159～165架向煤幫側嚴重傾斜。經采取措施調整，在支架扶正過程中，位于端頭的164架與165架2個端頭支架只能被迫撤除，端頭支架缺失區域頂板不能有效支護。

1 概況

610水平新區39(10)08工作面位于集中回風巷東北部，其切眼外側為兩渡鎮八一一煤礦，材料巷外側為31005工作面采空區，運輸巷外側為160m寬F3斷層保護煤柱。工作面標高為573～618m。39(10)08工作面開采煤層為石炭系太原組9#和10#煤，煤層均穩定，煤層總厚度6.3m，煤層結構為1.15（1.30）1.91(0.31)0.81（0.10）0.77。9#和 10#煤夾層為1.3m厚的砂質頁巖，頂板為7.3m厚的石灰巖，直接底0.4m厚的炭質頁巖。

39（10）08 工作面為9#和10#煤一次采全高工作面，采用走向長壁后退式綜合機械化采煤法，工作面現有154架ZZ15000/29/65型液壓支架作為基本架（原電液控支架已更改為手動操縱閥操作），4架ZZG15000/29/65D型液壓支架（機頭、機尾各兩架）作為過渡支架（原為電液控支架已更改為手動操縱閥操作），5架ZZT20200/32/65D型電液控支架（機頭安設2架長頂梁支架、1架短頂梁；機尾處安設2架短頂梁，扶架過程中甩掉2架）作為端頭支架，工作面支架全部采用本架手動控制。

2 頂板支護方案

2.1 端頭支護方案

由于39（10）08工作面材、運兩巷成巷時間較長，巷道幫鼓情況嚴重，巷道兩幫縮近量較大，導致現在材料巷斷面寬度平均僅為4.3m，一段時間以來為保證工作面正常回采推進，必須提前進行擴幫處理，第165架多半個支架處于多余狀態。第163架側至煤幫距離為2.5m，因端頭支架缺失，必須在此區域進行支護，具體為：

（1）沿用現用的三根9m長工字鋼梁作為端頭支護，此端頭支護已經用Ф21.6×L4300mm的錨索配合U型鋼箍鎖緊于頂板，其下部利用單體液壓支柱進行支護，要求每根工字鋼梁必須架設至少4根單體液壓支柱。靠近落山側時，逐步將單體支柱用“#”字形木垛替換下來，木垛用1500mm長、直徑200mm方木砌成，每推進3m架設一個木垛，木垛與木垛間距離為1500mm，架設的木垛不得影響行人。

（2）當端頭支護內9m長工字鋼梁尾端到最后一架超前支架時，必須在超前支架內及時將三根9m長工字鋼梁接住前面的鋼梁順著巷道架設上，兩邊鋼梁盡量靠近兩邊超前支架；首先，用單體液壓支柱成一梁四柱進行支設，單體液壓支柱必須穿鞋戴帽，掛設防倒鏈，確保初撐力不小于7.7MPa；然后，用Ф21.6×L4300mm的錨索配合U型鋼箍將鋼梁鎖緊于頂板，保證每根鋼梁不少于4個鋼箍，兩端距離端頭0.3～1m間，其余均勻分布。

（3）單體液壓支柱高度不足時，可以利用2m長方木在底板上砌成木垛進行支撐，必須保證每層木垛交叉點處于單體液壓支柱下方，嚴禁單體液壓支護支設在懸空處。

2.2 超前支護方案

（1）因162架與163架較原有端頭支護頂梁長度短2.12m，為確保端頭支架前頂板的支護強度，要求超前支架向前拉移步距為0.8m，時刻保持尾梁與端頭支護銜接。

（2）為保證超前支架內頂板完好，必須在支架中間順巷道方向用4m長π型梁架設一梁三柱加強支護，確保端頭支護到位后頂板完好。

2.3 機尾三角區域加強支護方案

由于162架與163架較原有端頭支架短2.12m，161架頂梁比162架短1.6m，造成161架每個循環都有2.2m空頂區域，為保證三角區域頂板支護有效，必須采取提前開缺口做假頂的方式，提前加強支護。具體為：

（1）利用風鎬提前對159架～163架進行擴幫開缺口。即從材料巷煤壁側幫向機頭方向深9m，要求從工作面煤壁向推進方向擴幫深2m，跟隨工作面推進速度，每1m作為一個循環擴幫進度，當平臺在推進方向寬度小于1m時，必須再次擴幫支護；提前擴幫平臺沿巷道頂板擴幫，擴幫高度為2m。

（2）開缺口擴幫過程中，如果遇到煤巖層較硬，風鎬無法破開時，可以采取震動炮的方式推進，炮眼布置為單排眼，眼距1500mm，眼深2000mm，每個炮眼裝一個瞬發電雷管，1卷火藥，每眼裝藥量不大于0.2kg。爆破采用正向起爆，封泥長度不小于0.5m。擴幫掉落的煤、矸，由人工用鐵鍬攉入刮板輸送機內運走。

（3）擴幫施工完畢后，頂板鋪設雙層金屬網，金屬網使用12#鉛絲編織的規格為長×寬=10×1m經緯網，網格為40×40mm。長邊順工作面方向鋪設，長邊搭接長度不少于100mm，并沿長邊方向用聯網絲聯兩排，聯網絲間距不得大于200mm。聯網絲采用16#鉛絲，長600mm，對折成雙股，每扣不少于三圈，并將剩余的鐵絲頭窩在網內，防止傷人。然后用Ф22×L2400mm規格錨桿，配合W鋼帶進行支護，錨桿支護間排距為800×800mm。接著，用Ф21.6×L4300mm的錨索配合鐵板鎖緊頂板，錨索間排距為1500×1600mm。

（4）頂板錨索、錨桿施工完畢后，在頂網下面架設6根6m長鋼軌，鋼軌垂直工作面煤壁架設，間距為1500mm，第一根架設在距離超前支架頂梁側0.8m處；前一循環鋼軌尾部出了開缺口平臺后，必須緊接在續架6根，后一循環與前面交錯2m。架設鋼軌時，先用單體液壓支柱將鋼軌支設好，要求每根6m鋼軌必須至少架設2根單體液壓支柱，支柱長度必須符合高度要求，并且盡量使用同一型號的單體液壓支柱。單體支柱支護時，必須穿鞋戴帽，掛上防倒鏈，并保證支護初撐力符合要求。然后，用Ф21.6×L4300mm的錨索配合U型鋼箍將鋼軌鎖緊于頂板，保證每根鋼梁不少于3個鋼箍（當工作面機尾三角區域內頂板完好，頂板壓力減小時，可以減少鐵道支護，但必須架設戴帽點柱）。

（5）機尾段擴幫后，下面的平臺用煤機割掉，割煤前提前將平臺上方的單體支柱回撤下來，但嚴禁提前將單體液壓支柱回撤掉。如煤機割不通的地方，可以采取打眼開震動炮的方法破煤。

3 工作面割煤方案

（1）因扶正支架過程中，調整支架空間不足，先后兩次起底下臥刮板輸送機機尾槽，導致工作面刮板輸送機槽底板比材料巷底板低2m；因工作面扶正支架后距離停采線距離僅80m，為確保末采作業工序的順利完成，必須在20～25m范圍內將工作面底板抬高至正常標高。因此在工作面正常推進過程中，必須保證每刀抬底量在80～100mm之間，割煤過程中，嚴禁一刀煤抬底量大于100mm。

（2）由于工作面有10條斷層，在推進過程中必須對工作面6～30架、34～56架、57～60架、120～135架進行打眼開震動炮。炮眼布置為單排眼（局部為雙排三花眼），眼距1500mm，眼深2000mm，每個炮眼裝一個瞬發電雷管，2卷火藥，2個水炮泥，每眼裝藥量不大于0.4kg。采用正向起爆，炮眼用炮土填實，封泥長度不小于0.5m。

（3）由于工作面斷層較多，并且臨近停采線，根據末采要求可以適當將采高逐步降低到4.5m推進，以確保工作面斷面附近頂板完好，工作面能夠正常推進。

4 結語

39（10）08工作面在撤除端頭支架后，端頭處、超前支護處及三角區域采用了合理的支護方案，調整了割煤方案。經過現場實踐，工作面在生產過程中未發生頂板事故，證明支護可以滿足安全生產，為類似條件的工作面提供一定的技術借鑒。