綜放工作面過大傾角技術研究與應用

吳艷波

（潞安集團慈林山煤業有限公司夏店煤礦，山西 長治 046000）

1 概況

夏店煤礦3117E工作面位于井田西北部，工作面東、西兩側均為未開采區，南部為三一采區大巷，北部為井田邊界保護煤柱，工作面停采線南臨地面瓦斯抽放泵站保護煤柱。3117E工作面運巷長度1184m，回風巷長度626m，傾向長230.5m，為緩傾斜煤層，采用綜采放頂煤采煤方法，全部垮落法管理頂板。結合三維地震和鉆探驗證，3117E工作面推進至400m時局部會有大傾角區域，從工作面機頭方向沿走向延伸至停采線，影響區域長200m，寬度40m。傾角為30～40°，嚴重影響工作面的正常回采（如圖1所示）。現工作面機頭已推進至481m，機尾已推進至492m，38#～53#支架段頂板破碎塌矸，超前維護難度較大，直接影響3117E工作面循環推進度及生產安全。

2 大傾角區域內頂板穩定性分析

為了準確掌握3117E工作面大傾角區域內頂板裂隙發育情況，在該工作面大傾角區域內頂板布置鉆孔，運用鉆孔窺視儀實時監測頂板圍巖裂隙發育和破碎特征，計劃施工2個窺視孔，鉆孔直徑為110mm。1#窺視孔位于3117E工作面距停采線100m處，窺視孔長度52m，沿煤層傾向方向鉆孔夾角為74°。2#窺視孔位于3117E工作面距停采線50m處，窺視長度根據鉆孔實際情況確定，要求在液壓鉆機施工過程中鉆孔不往下出水后方可停止，最終探測長度為700m，沿煤層傾向方向鉆孔夾角為100°。

（1）1#孔鉆孔窺視結果

在0～2m范圍內煤巖體較為破碎，該區域處于巷道的松動圈范圍之內。在2～4m范圍圍巖裂隙發育，但孔壁相對光滑，未出現掉渣等現象。在4～6m范圍內孔壁光滑，圍巖裂隙明顯減少。在6～20m范圍內孔壁相對完整，局部存在環向或縱向裂隙，圍巖穩定性較好。在20～25m范圍內孔壁相對粗糙，但圍巖穩定性較好。在25～27m范圍內，孔壁粗糙，局部存在環向裂隙。在27～29m范圍內，孔壁相對粗糙，存在縱向裂隙。在29～31m范圍內，孔壁相對完整，局部存在環向裂隙。在31～33m范圍內，孔壁光滑，裂隙發育較少。在33～35m范圍內，孔壁粗糙，裂隙發育不明顯。在35～37m范圍內，孔壁比較完整，局部存在縱向裂隙。在37～39m范圍內，孔壁比較完整，局部存在環向、縱向裂隙。在39～41m范圍內，孔壁相對粗糙。在41～43m范圍內，孔壁粗糙，環向、縱向裂隙交錯發育。在43～45m范圍內，孔壁比較完整。在45～50m范圍內，孔壁粗糙，縱、橫向及環向裂隙交錯發育。

（2）2#孔鉆孔窺視結果

在0～2m范圍內孔壁粗糙，環向、縱向裂隙較多，局部掉渣嚴重。在2～4m范圍內，孔壁破碎，環向縱向裂隙交錯存在。在4～6m范圍內，孔壁相對完整，局部存在環向裂隙。在6～20m范圍內，孔壁粗糙，局部呈破碎狀態，環向、縱向裂隙發育。在20～25m范圍內，孔壁粗糙，環向、縱向裂隙交錯存在，局部掉渣，破碎嚴重。在25～27m范圍內，孔壁粗糙，環向裂隙較多。在27～29m范圍內，孔壁相對完整，局部出現環向裂隙。在29～31m范圍內，孔壁粗糙，存在環向裂隙。在31～33m范圍內，孔壁粗糙，環向、縱向裂隙交替出現，在33～35m范圍內，孔壁粗糙，孔壁粗糙，裂隙發育。在35～37m范圍內，孔壁粗糙，環向、縱向裂隙較多。在37～39m范圍內，孔壁相對破碎，環向、縱向裂隙交替出現。在39～41m范圍內，孔壁粗糙，裂隙較多。在41～43m范圍內，孔壁粗糙，環向、縱向裂隙交錯。在43～45m范圍內，孔壁粗糙，裂隙較多。在45～50m范圍內，孔壁粗糙，局部縱向及環向裂隙交錯發育。

（3）鉆孔窺視綜合評價

根據1#鉆孔窺視與2#鉆孔窺視結果可知：大傾角區域內煤層頂板在0～5m范圍內，由于巷道松動圈的存在，圍巖裂隙較為發育；在5～20m范圍內，鉆孔孔壁整體完整，局部區域有較小的裂隙存在；在15～50m范圍內，鉆孔孔壁破碎程度較大，縱環向裂隙發育十分明顯，部分區域的孔壁出現了掉渣等現象，區域內頂板較為破碎。

3 過大傾角安全施工措施

3.1 注漿加固

為保證工作面順利生產，接近大傾角區域時，對3117E工作面38#～53#支架7～10m范圍內及工作面頂板破碎、煤墻片幫區域提前進行注漿，采用A、B料進行注漿加固（注漿材料參數如表1所示）。注漿孔距底板2m，30°仰角，深6m，漿液擴散半徑2～2.5m，每個眼注漿1～1.5t，有效凝固時間6h，注漿周期三天。當工作面出現大面積冒頂時，采取注漿辦法進行加固煤墻煤體。在煤壁正中央，距底板1.8m處打深6～8m的鉆孔，眼孔直徑Φ42～Φ45mm，用A成分及B成分各10桶進行注漿。

表1 注漿材料參數

3.2 工作面扶架措施

3117E工作面推進至機頭484.8m，機尾推進至492m處，工作面36#～47#支架頂板破碎塌矸，38#～45#支架傾斜嚴重，需進行及時扶架。

（1）從51#支架開始使用千斤配合大鏈將51#

支架及49#支架固定，以此類推扶至38#支架；

（2）在49#支架前后立柱頂梁及四連桿打設戧柱；

（3）拉架使用特制千斤配合大鏈固定在需扶支架上方第2架的支架四連桿與前立柱千斤上，大鏈下端固定在需扶支架的對應位置上，需扶支架下側四連桿及前后立柱頂梁上打設戧柱進行支護；

（4）拉架時千斤、單體柱、移架同步進行；

（5）扶架后支架產生的間隙，采用大板配合單體柱及時進行支護，避免漏煤、矸；

（6）工作面支架傾斜嚴重地段，移架時采用拉后溜千斤配合拉后溜大鏈拴在平緩段支架后立柱上方，將傾斜支架栓穩，然后收縮拉后溜千斤將拉鏈拉緊，扶架人員站至安全地點，確保人員站位安全可靠，并開始緩慢移動傾斜支架，每次扶起5～10cm，將傾斜支架進行調整；

（7）采用單體柱扶架時，將單體柱固定好后，用護繩進行固定，并把液壓槍上至單體柱注液口，人員撤退至安全地段操作支架手把開始送液扶架，避免倒柱傷人；

（8）扶架工序：固定大鏈→千斤固定支架→打設戧柱→拉架。

4 結語

3117E綜放工作面進入大傾角影響區域，隨工作面推進，大傾角區域從機頭開始一直延伸至70號支架，揭露煤層最大傾角42°，嚴格按照大傾角回采方案進行回采，大溜實際坡度最大為25°，過大傾角區域共歷時105d，推進長度115m，期間未發生冒頂及倒架事故，保證了安全生產，順利采出受大傾角影響的20萬t儲量，取得了可觀的技術經濟效益。