綜采工作面破碎帶高冒區(qū)治理技術(shù)

郭 太

（同煤集團(tuán)忻州窯礦，山西 大同 037021）

1 概況

忻州窯礦14-3#層?xùn)|盤(pán)區(qū)位于忻州窯向斜東部，大致呈一單斜構(gòu)造，煤層之上20～25m左右為12#層?xùn)|二盤(pán)區(qū)采空區(qū)。根據(jù)現(xiàn)有地質(zhì)資料及工作面兩巷掘進(jìn)情況，8312工作面共揭露5條斷層。在兩巷511m處同時(shí)出現(xiàn)斷層，工作面內(nèi)形成斷層破碎帶，2312巷從270～453m的范圍頂板非常破碎，致使巷道頂板局部冒落超高。兩巷斷層參數(shù)見(jiàn)下表1。

采用常規(guī)架棚、支垛的破碎帶高冒區(qū)處理方法，在遇到斷層破碎帶范圍較大、高冒區(qū)頂板破碎的情況下，難以維護(hù)和充填，亟需采用有效方法進(jìn)行治理。

2 破碎帶高冒區(qū)支護(hù)技術(shù)

（1）錨梁支護(hù)是根據(jù)組合梁的理論設(shè)計(jì)的。在高冒區(qū)域施工時(shí)，頂板先采用加密錨桿、錨索、金屬網(wǎng)支護(hù)，然后用錨索配合工字鋼結(jié)合木垛的方法，使高冒區(qū)域空間內(nèi)結(jié)合為一個(gè)整體，形成一個(gè)組合式假頂。其中錨索長(zhǎng)度為7.3m，直徑17.8mm；棚梁采用礦用11#工字鋼，長(zhǎng)度為4.9m，剎頂木為方木，長(zhǎng)度為1.5m（圖1）。

表1 兩巷斷層參數(shù)

（2）頂板在距兩巷幫1.2m處分別施工兩組馬麗散孔，仰角50°，間距3m，孔深4.5m，孔徑28mm，利用馬麗散的粘結(jié)效果對(duì)頂板進(jìn)行二次加固，提高頂板的完整性，見(jiàn)圖2。

圖1 錨梁木垛支護(hù)圖（單位：mm）

圖2 高冒區(qū)馬麗散孔布置示意圖

馬麗散的特點(diǎn)是：

① 粘度低，能很好地滲入細(xì)小的裂縫中；

② 極好的粘合能力，易與煤（巖）體粘合，又能增加煤（巖）體的機(jī)械性能；

③ 提高煤（巖）體的機(jī)械阻力和支撐力；

④ 力學(xué)試驗(yàn)表明：松散巖體被馬麗散充填后平均單向抗壓強(qiáng)度為65.8MPa，塑性變形開(kāi)始載荷值在150kN以上，平均凝聚力為10.2MPa。

3 破碎帶高冒區(qū)充填技術(shù)

為防止破碎帶高冒區(qū)內(nèi)出現(xiàn)瓦斯等有害氣體集聚的情況，必須對(duì)高冒區(qū)進(jìn)行Fcc化學(xué)充填材料充填，F(xiàn)cc是由甲乙兩種成分組成的高分子樹(shù)脂產(chǎn)品，混合后兩種組分材料反應(yīng)發(fā)泡生成多元網(wǎng)狀致密膠體。具有高度的可壓縮性和很好的機(jī)械性能，能與煤體發(fā)生較高的黏合。

（1）Fcc化學(xué)填充材料優(yōu)點(diǎn)

Fcc化學(xué)材料充填到高冒區(qū)，漿液滲透到圍巖的深部微細(xì)裂隙內(nèi)，漿液材料凝膠后將松散、破碎的煤巖體膠結(jié)在一起，起到擠壓充填、粘接補(bǔ)強(qiáng)的作用，且具有一定塑性變形能力，在提高煤層頂板整體強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，使得破碎、松散的頂板即使在超前支撐壓力和動(dòng)壓的雙重作用下，也不產(chǎn)生大的冒頂和煤壁片幫現(xiàn)象。

（2）Fcc化學(xué)填充材料操作工藝

① 注Fcc化學(xué)充填材料施工工藝：在冒頂區(qū)域施工吊梁，吊梁上放木料接頂后，吊梁下方密排架設(shè)0.4m棚距的工字鋼棚，在棚梁上方采用舊皮帶密排鋪設(shè)。具體操作工藝：標(biāo)孔（留下2～3個(gè)3cm左右的進(jìn)料管，加上閥門(mén)）→檢查鉆孔質(zhì)量→安裝注漿管及封孔部件→封孔→準(zhǔn)備漿液→開(kāi)泵注漿→凝固→檢查注漿質(zhì)量→驗(yàn)收。

② 充分混合容器中的材料。把裝置上的輸液管與墻上的進(jìn)料管連接，打開(kāi)閥門(mén)，材料就會(huì)自動(dòng)進(jìn)入墻內(nèi)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的反應(yīng)，墻體內(nèi)的空隙就被反應(yīng)所生成的泡沫物填充滿(mǎn)。

③ 充完后關(guān)掉閥門(mén)，等5min后，即可去掉進(jìn)料管。

④ 在填充過(guò)程中，按技術(shù)要求一次性填充滿(mǎn)，避免多次填充。

4 開(kāi)采過(guò)破碎帶高冒區(qū)安全措施

（1）超前支護(hù)：在高冒區(qū)前后30m處采用一梁三柱（DW-4.5m單體液壓支柱）支護(hù)，所有單體要支設(shè)在棚梁下方并打緊打牢，用14#鐵絲將單體柱頭與棚梁固定，防止倒柱傷人。

（2）為防止過(guò)高冒區(qū)期間移架后采空區(qū)頂板垮落形成的裂隙導(dǎo)致支架頂梁及架前懸吊錨索失效引起木垛跨落，在棚梁下方沿巷道方向于1#、2#架前捆綁11#工字鋼，工字鋼的一頭要架設(shè)于支架前探梁上，另一頭用單體柱支設(shè)牢固，所用工字鋼長(zhǎng)為5m，見(jiàn)圖3。

（3）液壓?jiǎn)误w柱升緊后鎖具出現(xiàn)松動(dòng)時(shí)要將棚梁鎖具重新緊固。

（4）采煤機(jī)司機(jī)割通順槽時(shí)，先將煤體底部割通，再逐漸緩慢升起滾筒掃頂，嚴(yán)禁將懸吊錨索和工字鋼割壞，以防鋼梁移位、木垛垮落失去支護(hù)作用。

（5）等端頭架前梁挑住抬棚工字鋼時(shí)才能回撤液壓?jiǎn)误w柱，嚴(yán)禁提前回撤。

圖3 液壓支架單體支柱組合抬棚

5 應(yīng)用效果

通過(guò)采用三項(xiàng)治理高冒區(qū)的技術(shù)措施，消除了生產(chǎn)過(guò)程中的安全隱患，8312工作面順利實(shí)現(xiàn)了安全推采，取得了較好的試驗(yàn)效果，創(chuàng)造了社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。