三角棚在綜采工作面機尾過斷層超前支護頂板實踐應用

閆濤

摘 要：介紹了潘一東區1221（1）綜采工作面順利通過F1221-1逆斷層期間采取的一系列技術措施和管理方法。主要談談工作面過逆斷層期間，斷層上盤11-2煤位于巷頂及斷層面附近煤層厚度異常增厚，頂板破碎易出現超前片幫及掉頂，延緩回采進度和威脅安全生產。針對以上情況，制定工作面人工施工超前棚施工方案及措施，工作面采取刷幫架設順山棚、走向棚，機尾采取刷幫架設三角棚后，再使用煤機進行割煤作業，杜絕了因頂板破碎、煤壁超前片幫而引起的頂板、瓦斯事故，保證了工作面正常推進度及順利收作。

關鍵詞：逆斷層;超前片幫;掉頂;順山棚;走向棚;三角棚

一、工作面概況

潘一東區1221（1）工作面位于西一采區上山以東，1231（1）工作面采空區以北。西面的1232（1）工作面及北面的1211（1）底板巷。工作面底板標高為-772.8～-836.8m，對應地面標高為+20.8～+22.2m。

F1221-1逆斷層，傾向125°～197°，斷層面傾角為∠6～65°，斷層落差H=5m，該斷層產狀及兩盤附近煤巖層變化大，斷層兩盤附近11-2煤受斷層牽引，煤層厚度從2.4異常增厚至5.5m，上盤11-2煤層及頂板裂隙及滑面發育。該斷層從運順G88退尺點處揭露，走向影響長度335m，傾向影響160m。

二、工作面過構造異常區方案

綜合方法在綜采工作面過斷層采煤時，綜合考慮實際的情況。因為采煤是一項綜合性的技術，需要各個方面的配合，工藝也較為復雜，很多不可控的因素都有可能影響采煤的進度，其工藝的復雜性自然決定了技術的綜合性。所以在綜合各種情形的基礎上，綜合各種方法，因地制宜，而不是在整個過程中只使用一種方法采煤，單一的方法在實際的采煤過程中會出現很多的漏洞，所以為了避免出現不必要的問題，需要多種方法相結合的過斷層采煤方法[1]。

三、工作面過構造異常區安全管理重點

1.加強支護

在過斷層采煤中，需要引起重視的主要問題之一就是防止冒頂，而解決這一問題的有效措施就是加強支護，在過斷層時便需要對斷層面的頂板嚴格控制。首先需要加強支護的部位就是工作面的上下巷道與斷層附近，支護的質量和數量關系到支護的強度和安全可靠性，因此要根據相關的規范進行施工。依據具體的情況，增減支護，而當斷層頂板破碎時，則最好是利用帶壓移架，這項措施能夠有效地減少移架過程中出現的頂板破壞的情況。

2.提高推進速度。

3.控制斷層走向與工作面的交角[2]。

4.增強管理以及注意設備的日常維護。

四、工作面機尾三角棚超前支護措施

1.工作面使棚技術要求

1.1支護材料

1）頂部支護采用長度3～4.5m礦用11#工字鋼配合單體架設工字鋼棚進行支護。

2）幫部背幫材料：單體配合板皮或金屬網進行背幫。

3）頂板使用圓木、道木、板皮或金屬網進行過頂。

4）臨時支護：使用不少于2根單體打在道木、圓木下方，作為臨時支護。待工字鋼棚架設完畢，方可拆掉臨時支護。

2.2使棚工序

1）撥門施工工序：選擇頂板較好地段，進行敲幫問頂后，找掉頂板、煤幫浮巖危矸→先按回采方向開茬進行施工→施工深度夠0.8m，使用單體配合工字鋼挑順山棚→繼續施工，深度夠2.4m時，在順山棚下方挑走向棚，托住順山棚→施工完畢后，改為傾向施工。

2）工作面使棚工序：進行“敲幫問頂”，找掉頂板、煤幫浮巖危矸→使用手鎬刷幫，人工出貨，深度夠0.8m時，用單體配合工字鋼挑順山棚→繼續施工，深度夠4.5m時，使用單體配合工字鋼挑2排走向棚托住順山棚→進入下一個作業循環。

2.3技術要求

1）根據工作面實際情況進行分茬，采取人員進行刷幫、使棚，手鎬等工具配合掏肩窩、腿窩，當煤體及矸石硬度大時，采取放炮松動處理，人工出貨進行使棚[3]。使棚層位跟煤層頂板施工，高度≤2.4m（應根據現場實際情況合理選擇層位）。

2）使工字鋼棚前，嚴格進行敲幫問頂，用長柄工具將浮矸、危巖找盡，并用單體配合半圓木或扒皮料、道板架設臨時支護。

3）工字鋼棚距為0.8m，應根據現場實際頂板情況合理選擇棚距;頂板巖性差，易破碎時，應縮小棚距，并使用撞楔進行超前支護。

4）金屬網規格：5000×1000mm（10#鐵絲制作）。金屬網壓茬、聯網不小于200 mm;采用14#鐵絲雙股扭結聯網。

5）臨時支護：不少于2根DZ18、DZ22、DZ25單體打在道木、圓木或工字鋼下面作為臨時支護。

6）刷幫、使棚工作采取人工使用手鎬、鐵鍬等工具出貨，人工挑棚進行作業;當使棚遇矸石硬度大時，采取打眼放炮處理，人工進行出貨、挑棚作業。

五、超前棚類型及優缺點

1.架棚布置方式：

1）順山棚：頂梁的軸線與煤層走向方向垂直。

優點：架設容易、控頂距小、易操作，適用于工作面片幫、掉頂（沿傾向）跨度大的，超前片幫、掉頂距離較短。

缺點：超前支護距離短，割煤期間，需要整改大量的支護單體，工作量較大。

2）走向棚：頂梁的軸線與煤層走向方向平行。

優點：控頂距大、后期割煤時，更改支護單體量較小，適用于工作面超前片幫、掉頂距離較大的。

缺點：控頂距大，頂板破碎嚴重時，施工難度較大、安全隱患較大。

3）三角棚：頂梁的軸線與煤層走向方向斜向。

優點：施工工作量小、架設容易、控頂距小、支護單體數量少，支柱回收容易，適用于工作面端頭頂板破碎時使用。

六、經濟與安全效益

工作面機尾采取架設三角棚后，每小班割煤刀數從原來的2硐煤提高到3硐煤，每小班多出煤600噸，按目前噸煤價格300元，多產生經濟效益180000元，另外三角棚易于架設，支護易于改棚、維護，便于操作，提高了出勤人工的工時功效和安全效益。

七、結語

我單位回采的1221（1）工作面于2016年12月底安全收作，杜絕了頂板、瓦斯等事故，做到了安全高效開采。工作面軌順為沿空巷道，臨近采空區，回采期間受采動影響，巷道變形量大，在斷層附近頂板破碎，嚴重制約工作面回采安全工作。現場過斷層期間，機尾采取超前刷幫并架設三角棚，杜絕了超前片幫、掉頂等問題，有效提高了回采進度和端頭人員工作量。

附圖：

參考文獻

[1]李慎舉，郭偉勇，馬震，等.綜采面直接過斷層技術研究[J].煤炭科技，2010（1）

[2]秦文軍，陳鑫.綜采工作面過大落差斷層技術[J].中小企業管理與科技（上旬刊）

[3]楊嘉昌，李強.綜采工作面過斷層的頂板控制技術及應用[J].中國西部科技，2009（04）