控頂區破碎頂板支護技術的優化設計

梁國龍

（汾河焦煤公司回坡底礦調度室，山西 汾河 041600）

1 工程概況

回坡底礦2351工作面位于二采區西翼，標高-390m，主要開采2#煤層，，平均厚度11.3m，傾角8°～12°，該煤層含矸3～7層，結構較為復雜。

圖1 2351工作面位置示意圖

2351工作面在推進過程中，回采巷道出現了強烈的礦壓顯現，巷道圍巖產生了劇烈的變形破壞，必須對回采巷道控頂區頂板支護進行優化設計。

2 工作面鋪網施工技術

為了加強對2351工作面回采巷道頂板的支護，將施工工藝調整為：準備物料工具→聯網→收網→割煤→鋪網→移架→推移刮板輸送機→下一工序，為保證施工安全和質量，制定了詳細的鋪網施工方法和施工安全技術措施。

2.1 鋪網施工方法

鋪網材料：規格為50mm ×50mm×1500mm的木桿150根，14號鐵絲100kg，規格為20000mm× 900mm的塑料網60張，規格為10000mm ×900mm的塑料網30張，Ф18mm ×1800mm等強度螺紋鋼式樹脂錨桿120條，規格為4200mm×60mm×3.8mm的鋼帶24條，錨牌和錨帽各120個，MSCK2350型樹脂錨固劑240支。打眼機具為MQT-120/J3型錨桿機、Ф27mm鉆頭、1.2m鉆釬。鋪網材料和打眼機具應提前運到指定地點分類碼放好。割煤要求工作面必須沿煤層底板推采，刮板輸送機應與工作面兩平巷的頂板和底板平直，支架齊直，頂梁接頂嚴密，不得出現臺階。工作面頂板穩定時，鋪網采用規格20000mm×900mm的塑料網；當面前頂板破碎時，鋪網采用規格10000mm×900mm的塑料網。

采煤機截深和推移刮板輸送機步距控制在0.6m，當頂板完整、穩定時，一次割煤距離為15節中部槽，當頂板較破碎時，一次割煤距離為5節中部槽，然后停機進行鋪網。鋪第一批網時，需要沿工作面傾向打設一排錨桿，起固定塑料網作用，錨桿間距為800mm。打錨桿前，首先將1～2個支架護幫收回，作業人員在相鄰支架有效保護下，用長柄工具處理掉面前頂幫懸矸、危巖，及時升起支架護幫板，在能夠露出鋼帶眼的位置打設錨桿支護，支護好以后收回護幫板再打設其他錨桿，把第一批網固定到頂板上。鋪網時網與網之間搭接寬度不得小于0.3m，并且用14號鐵絲綁扎在一起，不準連接在塑料網的邊扣上，網扣間距為0.2m，網扣必須擰夠三圈以上。鋪下一批網時，塑料網要鋪在前一批塑料網上面，網與網之間的搭接寬度不小于0.3m，并且用14號鐵絲綁扎在一起，不準連接在塑料網的邊扣上，網扣間距為0.2m，網扣必須擰夠三圈以上。在頂板穩定時鋪網施工工藝為割煤→掛網→移架→推移刮板輸送機；當頂板破碎時其施工工藝為掛網→移架→割煤→推移刮板輸送機→掛網→移架。在鋪網時，為避免支架搓壞塑料網，必須在塑料網與支架之間墊入規格為50mm ×50mm×1500mm的木桿后再升起支架。木桿要平行于工作面放置，每割一刀在支架與塑料網之間放置一塊木桿。鋪網時兩巷道內的網與原來的金屬網的連接長度不應小于300mm，并應重新打錨桿將其固定在頂板上。頂板比較完整地段采用高強塑料網支護，頂板破碎地段采用金屬菱形網支護。

2.2 安全技術措施

所有作業人員必須認真學習本措施，嚴禁違章作業。鋪網期間，每一項工作都必須有專人負責監督安全，自覺搞好自主保安和相互保安，保證安全。在鋪網過程中，必須由班組長親自指揮，并有專人負責照明監護安全。進入面前作業時，采用長度不小于2m的長柄工具摘除面前頂、幫活石和浮煤。在工作現場10m范圍內，必須由班組長統一指揮操作支架。在掛網時，所有人員必須在有效的支護條件下進行作業，相互照應好，動作協調一致。鋪網時，必須操作好閉鎖操縱手把裝置，避免因誤操作發生事故。在放置木桿時，必須由專人統一指揮。必須在移架前放置木桿。凡是進入機道工作的人員，必須在采煤機和輸送機停機閉鎖的前提條件下工作，并且要有專人負責照明監護安全，嚴禁在設備運轉時進行鋪網作業。當頂板破碎有漏矸現象時一定要先停止輸送機，調節支架平衡液壓缸，將支架頂梁上浮矸放凈，然后用板批、枕木等插在支架的架檔防漏矸，開啟輸送機拉出下漏的矸石。只有在確定安全后才可以繼續鋪網工作。掛網期間，支架頂梁前端的頂網要留有足夠的余量，嚴禁支架頂梁前端超過頂網。

當發現頂幫破碎時，及時采取延長超前支護、增加支護密度等措施，加強頂板控制。打眼前，對潤滑、活接頭連接、風水管路進行重新檢修，保障其暢通、不跑風。對風鉆油壺進行空轉檢查，合格后再用于打眼作業。打眼前，清洗打眼機具的風水管路，將錨桿機灌滿機油，檢查并排除錨桿機進風水的堵塞物，再將風水膠管用帶絲活接頭、正規U型卡子與錨桿機連接牢固。

錨桿施工注意事項：（1）當煤巖面不平整時，必須刷平煤巖面以保證錨桿托盤緊貼煤巖面；（2）錨桿安裝完畢外露超長時，必須在錨桿托盤后加木托盤以保證錨桿托盤緊貼煤巖面，錨桿托盤后嚴禁使用兩個及兩個以上的托盤，否則必須重新補打錨桿。樹脂藥卷安裝要求：藥卷的數量和長度必須符合規定，保證藥卷總長度達到設計要求。每根錨桿使用兩支錨固劑固定。

使用錨桿機打眼時，錨桿機的位置要根據眼的角度調好，操作時按照先開水門再開風門的方式進行開機操作。錨桿機開機操作前及操作過程中左側不準站人，鉆工必須雙手握住錨桿機操作手柄并站在完好支護下面，開眼位時，應扶穩鉆機，保持鉆機與釬子平直不傾斜，并應使馬達和鉆腿調節閥達到合理匹配逐漸增大鉆進速度，防止鉆進過急造成卡鉆、斷釬等事故，傷及人員；鉆進中要關注鉆腿的牢固情況，發現異常及時處理。打眼時工作人員必須穿戴合格，嚴格按錨桿支護工藝要求打眼，當鉆進煤巖體后，立即撤到錨桿機右后側，保障安全。

3 控頂區頂板加強支護技術

回坡底礦2351工作面回采巷道推進到380m處，工作面從20號支架到44號支架段偽頂易垮落，垮落厚度為200～500mm，需要在該段以打設錨桿壓鋼帶的方式加強頂板控制。

3.1 施工方法

巷道正常割煤移架后對20號支架到44號支架段進行打設錨桿，鋼帶平行工作面煤壁并貼著支架前梁布置。在打設錨桿處上下三個支架范圍內沿煤壁打設貼幫柱，防止煤壁片幫。采用18mm等強螺紋鋼式樹脂錨桿，長度為1500mm，間排距為800mm×1000mm。

3.2 安全技術措施

進入施工地點后，嚴格執行“敲幫問頂”制度。在安監員的監控下使用長度不小于2m的長柄工具“敲幫問頂”。打設錨桿處上下三個支架必須支設貼幫柱，防止煤壁片幫。支回貼幫柱時嚴格執行“先支后回”制度。打設錨桿結束后，必須由跟班隊長或班長經過安全確認后，方可對采煤機和刮板輸送機進行送電。打眼前的準備工作與鋪網施工的打眼保持一致，錨桿機鉆工在錨桿機的右側作業，清空左側人員。錨桿機更換鉆桿，需要關閉供風開關降低風量在最小時，再關閉升降開關讓其回落到最低位置后，方可更換鉆桿。

4 優化方案的效果分析

對回坡底礦2351工作面回采巷道控頂區頂板支護進行優化設計并施工后，對回采巷道圍巖的變形進行了監測，對數據進行整理后繪制了位移曲線如圖2所示。

從圖2中可知，優化支護方案后巷道圍巖變形量比較小，頂板下沉最大量為140mm，兩幫位移量穩定后在95mm。這說明該支護方案能有效地控制圍巖變形量，保障煤礦開采的安全。

5 結語

本文對回坡底礦2351工作面回采巷道控頂區破碎頂板支護技術進行了優化設計，制定了安全技術措施。巷道圍巖的監測結果表明，圍巖變形量比較小，該支護方案能有效地控制圍巖變形量。該優化支護方案是合理有效的。

圖2 巷道圍巖位移曲線示意圖