綜采工作面過空巷冒頂壓架處理技術措施

薛龍志

（山西煤炭運銷集團龍峰煤業有限公司，山西 呂梁 033000）

綜采工作面頂板安全是工作面高效生產的關鍵因素。我國煤礦地質條件復雜，加之近年資源整合礦井逐步投產，大量復采工作面在開采過程中需通過廢棄的空巷和采空區，給工作面的頂板管理造成很大困難。解決綜采工作面回采過程中出現的冒頂、支架壓死等問題已成為安全生產的重要課題，眾多專家學者也對不同地質類型下的壓架原因、機理和處理措施進行了研究［1-6］。本文結合錦瑞煤業8306工作面冒頂壓架情況進行了具體分析。

1 工作面概況

錦瑞煤業8306工作面傾向長139 m，走向長351 m，位于二采區機軌合一巷南側，南至礦井南部邊界，西為8308工作面（未形成），東部為8304工作面。開采8號煤層，平均厚3 m，厚度變化不大，煤層傾角-5°，平均埋深200 m。直接頂和老頂均為石灰巖，厚度分別為1.4～3.88 m和5.0～10.0 m，直接底為砂質泥巖，厚度為10.55～13.76 m。工作面地質構造簡單，為低瓦斯礦井，屬自燃煤層，煤塵具有爆炸性。工作面采用ZY3800/17/35型支撐掩護式支架支護，自然垮落法管理頂板，平均采高為3.0 m，循環進度為0.6 m。8306綜采工作面是被水淹工作面（2010年9月19日至2018年4月），于2018年10月15日恢復生產。礦井已在8306原切眼后20 m新掘一條寬度為4.5 m新切眼，原計劃在新切眼重新安裝設備進行回采，后經礦井生產技術研究決定，采用原有設備跨過新切眼進行回采。工作面布置見圖1。

圖1 8306工作面布置

2 工作面冒頂壓架情況及原因

2.1 過空巷期間頂板冒落壓架情況

8306工作面新掘切眼距原切眼20 m，與原切眼平行，為有利于控制頂板，減小工作面空頂范圍，采用調斜工作面，斜過切眼的方法，機頭先過，機尾后過，機頭和機尾相差12 m。

在工作面通過空巷的過程中，每班安排驗收員觀測頂板，可知：①在工作面過空巷的全過程中，工作面機頭和機尾兩側頂板完整、較為穩定；②在工作面機頭距新切眼2 m，機尾距新切眼10 m時，工作面中部26～60架頂板有離層，頂板來壓導致部分支機壓死無行程；③機頭推至新切眼煤幫，采煤機停至機頭，工作面中部25～60架頂板局部離層約1.8 m左右，離層上覆頂板巖石完整，壓力已相對穩定；④機頭推至新切眼煤幫，機尾距新切眼還有4 m，工作面中部25～80架頂板垮落，最高處達到9 m，致使機道不通，采煤機無法運行。

2.2 壓架原因分析

（1）8306工作面為水淹工作面，時間長達8年，現場調查發現，工作面原有支架存在漏液、斷液壓管，操作閥串液、操作不靈敏、平衡油罐折斷，支架前立柱普遍存在跑液、串液、漏液現象，支架初撐力不夠等問題。工作面回采前已對工作面設備進行檢修，但是由于支架被水浸泡時間很長，支護性能已不能達到支架設計參數。

（2）由于工作面長期沒有開采，加之部分支架支柱漏液，對頂板支承能力不足，上覆裂隙帶巖層回轉作用在支架上方，支架受到的頂板壓力很大，且工作面前方破碎區不斷增大，頂板出現大范圍破碎現象。

（3）根據礦井鄰近工作面礦壓觀測可知，頂板周期來壓距離最小8 m，最大在20 m；工作面回采后，在機頭距新切眼2 m，機尾距新切眼10 m時，工作面正好處于周期來壓期間，導致礦壓顯現強烈，出現片幫、冒頂和壓架現象。

3 冒頂壓架處理技術措施

根據8306工作面過空巷期間出現的頂板及支架問題，需采取相對應的技術措施。

3.1 冒頂處理

在工作面頂板冒落超高區，液壓支架無法有效接頂，但是前方煤壁及頂板較為穩定時，可直接在支架上方架設木垛接頂，使支架能夠有效支撐頂板，在進行架設木垛時必須安排專人觀察頂板。對于前方煤壁及頂板完整性差、不穩定時，必須先在工作面前方煤壁及頂板施工注漿鉆孔，注入馬麗散加固煤壁和頂板；在進行注漿時，為防止該區域破碎煤巖體掉落傷人，應先在需注漿區外約2 m處的煤壁及頂板穩定區進行注漿，之后再進入注漿區進行注漿。

3.2 壓架處理

對于工作面中部頂板冒落，出現矸石壓架、刮板輸送機不能推移、采煤機不能工作的現象，需對工作面矸石進行清理，并放炮起底推溜，和拉移支架。

（1）臨時支護

在清理機道之前，需采用單體液壓支柱配合圓木進行臨時支護，木料一頭架在支架頂梁上，一頭支在煤幫石頭上，并用木料填實冒空處的方法來維護頂板，嚴禁未采取臨時支護進入機道清理矸石。

（2）清理機道

從機頭第25架往機尾、機尾第80架往機頭，兩頭同時往中間清理，清理機道寬度為1 m。清理石頭時采用打眼放炮松動巖石，采用多打眼放小炮的方法，工作面嚴禁放明炮；人工往刮板輸送機上出矸石，嚴禁大塊巖石拉出工作面；矸石拉出后整齊碼放于機頭采空區側和巷道下幫。

（3）放炮起底

起底時采用打眼放炮松動底板巖石，采用多打眼放小炮的方法，工作面嚴禁放明炮；起底炮眼深度為1 m，每個眼裝藥量為300 g，封炮泥長度不得小于0.5 m，臥底深度0.6 m；采用人工往工作面溜子上出矸，使工作面的支架頂梁與底板保持2.0 m左右高度，從而使工作面刮板輸送機可以正常推移，采煤機可以正常工作。

（4）拉移支架

起底工作結束后，選用兩根DW25-300/100X或DW15-300/100X單體支柱支設在支架的頂梁上并保證單體與支架頂梁成一定的夾角，從而使得單體支柱對支架有向前移動的力，單體支柱打好后，停止供液，在拉移支架時單體支柱采用遠距離供液，支架工必須在支架內進行操作，支架拉出后支架工應迅速將支架升起接實頂板。支架處理完后應將工作面分段進行推進，只有當工作面支架的行程大于400 mm時，再進行下一段的推進，保證拉出的支架不被再次壓死。

3.3 預防壓架技術措施

預防壓架技術措施如下：①加強工作面液壓支架的檢修力度，充分保證液壓支架的支護性能；②控制割煤深度，嚴格控制工作面空頂距，拉架后保證足夠的支架初撐力；③加強工作面礦壓觀測，在周期來壓之前做好充足準備，在煤壁片幫區提前注馬麗散，防止周期來壓時煤壁片幫加大，出現頂板冒落現象。

4 處理效果分析

8306工作面在過新切眼后期采用注馬麗散和架木垛的技術措施后，片幫冒頂區的煤壁和頂板得到有效控制；通過清理機道、放炮起底后，壓死的液壓支架能夠成功拉出；支架扶正處理后正常回采時，通過加強支架檢修力度、控制空頂距、支架初撐力以及加強礦壓觀測，及時對煤壁片幫區進行注漿加固，工作面未再次出現壓架現象。

5 結語

通過分析錦瑞煤業8306工作面冒頂壓架情況及原因，采用注馬麗散和架木垛以及清理機道、放炮起底等技術措施后，工作面冒頂區頂板得到有效控制，壓死的支架順利拉出；提出了工作面預防支架壓架的技術措施，為以后處理類似事故和工作面預防壓架提供了寶貴經驗。