綜放工作面支架傾斜期間過頂板破碎帶技術(shù)研究

王 強(qiáng)

（同煤國電同忻煤礦有限公司，山西 大同 037001）

關(guān)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(hù)困難是礦井生產(chǎn)實(shí)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(jìn)速度最主要的因素之一。巷道圍巖的穩(wěn)定性直接關(guān)乎著礦井實(shí)現(xiàn)安全高效生產(chǎn)的目標(biāo)，因此，加強(qiáng)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(hù)、錨網(wǎng)支護(hù)、圍巖注漿加強(qiáng)支護(hù)等。在一些頂板破碎嚴(yán)重的區(qū)域，通過錨網(wǎng)支護(hù)，通常只能保證巷道頂部松軟破碎的圍巖不會(huì)垮落，通過錨桿、錨索進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)，存在諸多因頂板破碎嚴(yán)重而產(chǎn)生的失效問題，不能從根本上解決問題，實(shí)現(xiàn)有效的圍巖穩(wěn)定性控制，而注漿加固則可以通過化學(xué)手段，將圍巖破碎區(qū)域有效地粘結(jié)成一個(gè)具有較高承載力與結(jié)構(gòu)性的整體，從根本上提高圍巖穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)有效控制頂板的目的[1-2]。因此，注漿加固技術(shù)是處理圍巖破碎嚴(yán)重問題的關(guān)鍵性技術(shù)。

1 工程概況

同煤集團(tuán)同忻煤礦一盤區(qū)8112 綜放工作面在回采推進(jìn)至采位358m 時(shí)，位于60- 80# 支架區(qū)域內(nèi)的頂板破碎嚴(yán)重，支架壓力較大，該區(qū)域底板為自留煤，煤質(zhì)松軟破碎，不易維護(hù)。由于工作面受頭尾高差影響較大，65- 82# 支架出現(xiàn)了大傾角支架傾斜現(xiàn)象，對工作面的正常推進(jìn)造成了嚴(yán)重影響。在工作面頂板破碎嚴(yán)重、支架傾斜雙重影響下，8112 綜放工作面推進(jìn)困難，每日推進(jìn)進(jìn)度在半刀與一刀之間，嚴(yán)重影響到礦井正常回采，導(dǎo)致企業(yè)效益降低。針對8112 工作面面臨的難題，決定對巖體進(jìn)行加固形成人工假頂，同時(shí)調(diào)整采煤工藝與支架移架方法，對該區(qū)域進(jìn)行圍巖穩(wěn)定性的綜合控制，提高工作面推進(jìn)速度，實(shí)現(xiàn)安全回采的目標(biāo)。

2 巖體加固技術(shù)

2.1 馬麗散加固機(jī)理

馬麗散是一種具有較強(qiáng)滲透性能與機(jī)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(jìn)行頂板加固時(shí)，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(kuò)散，經(jīng)過一定時(shí)間后，兩種液體發(fā)生反應(yīng)，迅速膨脹，將一定范圍內(nèi)的松軟破碎巖體緊緊粘結(jié)在一起，形成一個(gè)具有較高承載性能的結(jié)構(gòu)性整體[4]。馬麗散材料能夠有效改善巖體的物理力學(xué)性質(zhì)，加強(qiáng)圍巖破碎帶強(qiáng)度，提高圍巖整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性能，在礦山工程實(shí)踐中，被廣泛地應(yīng)用于封孔與粘結(jié)煤巖體之中。

2.2 施工工藝

在8112 綜放工作面頂板破碎區(qū)域（60- 80# 支架之間）每隔4 個(gè)支架打一個(gè)鉆孔，共打6 個(gè)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(xù)監(jiān)測注漿壓力值的變化，當(dāng)各鉆孔注漿壓力穩(wěn)定在9～10MPa 之間時(shí)，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(hù)困難的區(qū)域，為了保證圍巖結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，采用注馬麗散加固配合鋼針固化煤體形成人工假頂?shù)募夹g(shù)手段進(jìn)行圍巖穩(wěn)定性控制。即在工作面60- 80# 支架煤體中打鋼針，每個(gè)支架打兩根，共計(jì)打42 根鋼針，同時(shí)在工作面煤壁頂部穿鋼絲，形成人工假頂。巖體加固結(jié)構(gòu)示意如圖2 所示。

圖2 巖體加固結(jié)構(gòu)示意圖

3 采煤工藝優(yōu)化

在對8112 工作面煤巖體進(jìn)行加固處理后，對采煤工藝也進(jìn)行了優(yōu)化調(diào)整，具體方法為：采用單向割煤工藝進(jìn)行割煤，機(jī)組由頭部向尾部割煤遇全斷面巖石時(shí)，拉回前運(yùn)輸機(jī)，機(jī)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(shí)尾滾筒割下大塊石頭卡在機(jī)組與運(yùn)輸機(jī)間。在采煤機(jī)通過頂板破碎帶期間，為確保圍巖的穩(wěn)定性，確保安全回采，需減緩采煤機(jī)推進(jìn)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(jī)進(jìn)行割煤期間，需在工作面中部底板高的區(qū)域往下剎底，進(jìn)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(hù)。

4 工作面處理支架傾斜施工工藝

1）移架時(shí)要滯后采煤機(jī)前滾筒2 個(gè)支架，保證擦頂帶壓移架，及時(shí)支護(hù)破碎頂板，移架后，伸出伸縮梁和護(hù)幫板進(jìn)行機(jī)道及時(shí)護(hù)頂；由于煤壁松軟或片幫深，機(jī)道頂板超前暴露時(shí)，超前二次移架使前伸梁前端頂住煤幫，同時(shí)采煤機(jī)前滾筒降低不割頂煤。頂板完好區(qū)域，支架初撐力必須達(dá)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(xiàn)栽頭狀態(tài)，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(shí)收回側(cè)護(hù)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(shí)，先把支架降下200mm，在支架傾斜一側(cè)的頂梁下分前后各支一根單體液壓支柱，將頂梁調(diào)平，然后適當(dāng)降架，提起支架傾斜一側(cè)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(yīng)用效果

通過注馬麗散進(jìn)行采場煤巖體加固、配合鋼針形成人工假頂、調(diào)整采煤工藝與支架支移架工藝進(jìn)行頂板穩(wěn)定性控制，在該工藝實(shí)施期間，8112 綜放工作面實(shí)現(xiàn)了單日最多推進(jìn)5 刀、日均推進(jìn)4 刀，在保證安全生產(chǎn)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)的間接經(jīng)濟(jì)效益在1000 萬左右，該工藝能夠有效控制采場圍巖變形，實(shí)現(xiàn)綜放工作面的安全高效回采。

6 結(jié) 語

通過對同忻煤礦一盤區(qū)8112 綜放工作面頂板破碎區(qū)域段進(jìn)行巖體加固、采煤工藝調(diào)整優(yōu)化、處理支架傾斜施工技術(shù)的實(shí)施，有效解決了工作面在頂板破碎、支架傾斜條件下回推進(jìn)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(qū)域段的時(shí)間。