綜放工作面支架傾斜期間過頂板破碎帶技術研究

王 強

（同煤國電同忻煤礦有限公司，山西 大同 037001）

關鍵字：綜放工作面；頂板破碎；馬麗散；支架傾斜

0 引 言

綜采工作面頂板破碎，巷道支護困難是礦井生產實踐中最常見的問題，在工作面回采過程中，此類問題往往是影響工作面推進速度最主要的因素之一。巷道圍巖的穩定性直接關乎著礦井實現安全高效生產的目標，因此，加強對巷道圍巖的控制，是煤礦研究的重要課題。目前控制圍巖破碎帶的方法很多，諸如錨桿錨索支護、錨網支護、圍巖注漿加強支護等。在一些頂板破碎嚴重的區域，通過錨網支護，通常只能保證巷道頂部松軟破碎的圍巖不會垮落，通過錨桿、錨索進行加強支護，存在諸多因頂板破碎嚴重而產生的失效問題，不能從根本上解決問題，實現有效的圍巖穩定性控制，而注漿加固則可以通過化學手段，將圍巖破碎區域有效地粘結成一個具有較高承載力與結構性的整體，從根本上提高圍巖穩定性，實現有效控制頂板的目的[1-2]。因此，注漿加固技術是處理圍巖破碎嚴重問題的關鍵性技術。

1 工程概況

同煤集團同忻煤礦一盤區8112 綜放工作面在回采推進至采位358m 時，位于60- 80# 支架區域內的頂板破碎嚴重，支架壓力較大，該區域底板為自留煤，煤質松軟破碎，不易維護。由于工作面受頭尾高差影響較大，65- 82# 支架出現了大傾角支架傾斜現象，對工作面的正常推進造成了嚴重影響。在工作面頂板破碎嚴重、支架傾斜雙重影響下，8112 綜放工作面推進困難，每日推進進度在半刀與一刀之間，嚴重影響到礦井正常回采，導致企業效益降低。針對8112 工作面面臨的難題，決定對巖體進行加固形成人工假頂，同時調整采煤工藝與支架移架方法，對該區域進行圍巖穩定性的綜合控制，提高工作面推進速度，實現安全回采的目標。

2 巖體加固技術

2.1 馬麗散加固機理

馬麗散是一種具有較強滲透性能與機械性能的高分子聚亞膠脂材料，通過樹脂液體A 與膨脹液體B按一定的比例混合而成[3]。在進行頂板加固時，通過壓力泵將樹脂液體A 與膨脹液體B 注入到破碎巖體中，混合液體在注射初期粘度較低，便于在破碎圍巖體的滲透與擴散，經過一定時間后，兩種液體發生反應，迅速膨脹，將一定范圍內的松軟破碎巖體緊緊粘結在一起，形成一個具有較高承載性能的結構性整體[4]。馬麗散材料能夠有效改善巖體的物理力學性質，加強圍巖破碎帶強度，提高圍巖整體結構的穩定性能，在礦山工程實踐中，被廣泛地應用于封孔與粘結煤巖體之中。

2.2 施工工藝

在8112 綜放工作面頂板破碎區域（60- 80# 支架之間）每隔4 個支架打一個鉆孔，共打6 個鉆孔，鉆桿選用空心麻花鉆桿，各鉆孔開孔位置位于支架頂梁下方0.5m 處，開孔方向與煤壁向呈5?的上仰角，各鉆孔深為10m～12m 之間。注漿過程中，注漿壓力需控制在5MPa 以上，持續監測注漿壓力值的變化，當各鉆孔注漿壓力穩定在9～10MPa 之間時，可停止注漿[5]。注漿流程示意如圖1 所示。

圖1 注漿流程示意圖

在工作面煤巖體松軟破碎、支護困難的區域，為了保證圍巖結構的穩定性，采用注馬麗散加固配合鋼針固化煤體形成人工假頂的技術手段進行圍巖穩定性控制。即在工作面60- 80# 支架煤體中打鋼針，每個支架打兩根，共計打42 根鋼針，同時在工作面煤壁頂部穿鋼絲，形成人工假頂。巖體加固結構示意如圖2 所示。

圖2 巖體加固結構示意圖

3 采煤工藝優化

在對8112 工作面煤巖體進行加固處理后，對采煤工藝也進行了優化調整，具體方法為：采用單向割煤工藝進行割煤，機組由頭部向尾部割煤遇全斷面巖石時，拉回前運輸機，機組通過后由尾部向頭部截割，將后滾筒搖起，用頭滾筒先截割頂部，然后再截割底部巖石，防止向頭截割時尾滾筒割下大塊石頭卡在機組與運輸機間。在采煤機通過頂板破碎帶期間，為確保圍巖的穩定性，確保安全回采，需減緩采煤機推進速度，具體以控制在1～2m/min 為宜。由于8112 工作面底板為留煤，存在高低不平的情況，故在采煤機進行割煤期間，需在工作面中部底板高的區域往下剎底，進行平整底板，盡可能使底板形成平緩坡，以便后期的清煤與維護。

4 工作面處理支架傾斜施工工藝

1）移架時要滯后采煤機前滾筒2 個支架，保證擦頂帶壓移架，及時支護破碎頂板，移架后，伸出伸縮梁和護幫板進行機道及時護頂；由于煤壁松軟或片幫深，機道頂板超前暴露時，超前二次移架使前伸梁前端頂住煤幫，同時采煤機前滾筒降低不割頂煤。頂板完好區域，支架初撐力必須達到25MPa 以上，使支架有效支撐頂板。

2）必須保證支架前探梁仰起，不能出現栽頭狀態，否則必須采取爆破方法先處理頂板上的矸石再拉支架。第一架支架移架后，及時收回側護板，往上位移大概0.2～0.3m 左右，其它以此類推,目的給支架傾斜之處騰出－定空隙,方便扶架。

3）處理支架傾斜時，先把支架降下200mm，在支架傾斜一側的頂梁下分前后各支一根單體液壓支柱，將頂梁調平，然后適當降架，提起支架傾斜一側底座，在底座下方墊入碎矸石或道木等物，最后升緊支架。

5 應用效果

通過注馬麗散進行采場煤巖體加固、配合鋼針形成人工假頂、調整采煤工藝與支架支移架工藝進行頂板穩定性控制，在該工藝實施期間，8112 綜放工作面實現了單日最多推進5 刀、日均推進4 刀，在保證安全生產的同時，實現的間接經濟效益在1000 萬左右，該工藝能夠有效控制采場圍巖變形，實現綜放工作面的安全高效回采。

6 結 語

通過對同忻煤礦一盤區8112 綜放工作面頂板破碎區域段進行巖體加固、采煤工藝調整優化、處理支架傾斜施工技術的實施，有效解決了工作面在頂板破碎、支架傾斜條件下回推進速度慢、割煤效率低的難題，大大縮短了工作面通過頂板破碎、支架傾斜區域段的時間。