大傾角綜采工作面跨石門開采技術(shù)實(shí)踐

孟亞周 宋 凱

（永城煤電控股集團(tuán)有限公司豐陽煤礦，河南 登封 452470）

永城煤電控股集團(tuán)登封煤業(yè)豐陽煤礦主采二1煤層。二1 煤層為結(jié)構(gòu)簡單、發(fā)育穩(wěn)定的中厚煤層，煤層厚度0.5～14.2 m，平均4.64 m。直接頂為砂質(zhì)泥巖，直接底炭質(zhì)泥巖，屬于典型的“三軟”煤層。煤層傾角為25～41°，平均32.5°。豐陽煤礦采煤工作面布置方式為走向長壁式，采用綜合機(jī)械化放頂煤開采，工作面回采巷道采用U36 型鋼棚支護(hù)，回采巷道通過石門與主要運(yùn)輸大巷連接。由于回采巷道受礦壓影響較大，回采巷道在回采期間需要進(jìn)行多次修復(fù)。為減少回采巷道修復(fù)對(duì)安全生產(chǎn)的影響，礦井在回采巷道與主要運(yùn)輸大巷之間增加石門將回采巷道階段性縮短，保證回采巷道在回采周期內(nèi)滿足安全生產(chǎn)需要。

大傾角綜采工作面在跨石門開采時(shí)，如果安全措施采取不當(dāng)，容易導(dǎo)致綜采工作面端頭支架倒架，甚至造成冒頂傷人事故發(fā)生。豐陽煤礦通過采取施工假底、強(qiáng)化石門支護(hù)等安全技術(shù)措施，有效防止了工作面過石門期間支架倒架現(xiàn)象，確保了工作面安全生產(chǎn)。

1 工程概況

11 采區(qū)12103 綜采工作面開采的二1 煤層厚度0.9～10.3 m，平均5.2 m，煤層傾角為25～41°，平均32°。工作面走向長度720 m，平均傾向長度為160 m，下順槽設(shè)計(jì)3 條石門與-16 m 水平運(yùn)輸大巷相連接，石門間距240 m。其中-16 m 西一石門設(shè)計(jì)為直墻半圓拱斷面，寬3600 mm，高3200 mm。巖巷段采用錨網(wǎng)噴支護(hù)，揭煤段采用U36 型鋼棚支護(hù)，棚距500 mm。石門內(nèi)揭露煤層坡度28°，煤厚8.1 m。工作面跨-16 m 西一石門開采時(shí)，其中1#架至5#架將直接從石門內(nèi)通過，10#架位置工作面底板與石門頂板巖柱為5 m。如圖1 所示。

2 石門回撤加固設(shè)計(jì)及跨采方法

2.1 石門回撤加固設(shè)計(jì)

（1）將石門范圍內(nèi)U 型棚支護(hù)全部替換為木棚支護(hù)，木梁與木腿均采用直徑不小于200 mm、長度適宜的圓木。

（2）U 形棚替換完畢后，在替棚范圍內(nèi)（0～6 m）開始施工工作面假底。工作面假底采用水泥軌枕進(jìn)行填充，水泥軌枕“井”字形擺設(shè)，每層3 根水泥軌枕均勻擺放。待石門口假底面與石門內(nèi)煤層底板高度一致時(shí)，再在假底上澆筑一層厚200 mm 的混凝土。加固工程規(guī)格（梯形）:上寬1.2 m，下寬6 m，斜面（假底）長度5.6 m，坡度28°。

（3）-16 m 西一石門施工假底外側(cè)南6～12 m范圍內(nèi)進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)。加強(qiáng)支護(hù)使用2.4 mπ 型梁+單體液壓支柱進(jìn)行支護(hù)，一梁三柱，施工2 組，每組2 排，支護(hù)棚上方用木料絞頂，木料結(jié)頂嚴(yán)密。支護(hù)棚分別距離巷幫800 mm。

石門回撤加固支護(hù)設(shè)計(jì)圖如圖2 所示。

圖1 12103 工作面巷道平面布置圖

圖2 石門回撤加固設(shè)計(jì)圖

2.2 工作面跨石門開采方法

（1）加快工作面機(jī)頭推進(jìn)，按照機(jī)頭:機(jī)尾=2:1 推進(jìn)度進(jìn)行調(diào)斜，使工作面與石門斜交推進(jìn)，減少應(yīng)力集中區(qū)域。

（2）工作面距石門剩余1.2 m 左右時(shí)，此段采取人工落煤，每循環(huán)推進(jìn)0.6 m，先用手鎬處理頂部煤體，然后伸出伸縮梁，再采用手鎬處理下方煤體。

（3）工作面通過石門期間，若支架無法托住石門內(nèi)假頂，隨工作面推進(jìn)，每循環(huán)進(jìn)行絞頂，保證支架與假頂接觸嚴(yán)密，保證支架初撐力。隨工作面推進(jìn)逐步拆除假底上支護(hù)棚，逐排回撤，不得一起全部回撤。工作面推進(jìn)過程中，若假頂影響前部刮板輸送機(jī)與支架通過時(shí)，人工按照每循環(huán)進(jìn)度0.6 m將假頂圓木鋸除。此項(xiàng)作業(yè)時(shí)，必須進(jìn)行敲幫問頂，保證施工地點(diǎn)附近頂板狀況完好。當(dāng)工作面前部刮板輸送機(jī)靠近石門兩幫木支柱時(shí)，人員使用回柱器將其回收。使用回柱器期間，以支架頂梁吊環(huán)為支點(diǎn)將其回收。

3 安全管控技術(shù)措施

3.1 跨石門開采安全技術(shù)措施

（1）加強(qiáng)組織管理。工作面跨石門的全過程，跟班隊(duì)長、班組長必須全程跟班專盯，確保制定的安全技術(shù)措施落實(shí)到位。安檢員必須全程監(jiān)督，檢查施工地點(diǎn)的安全情況，發(fā)現(xiàn)隱患立即處理，不能處理的要及時(shí)匯報(bào)。

（2）工作面煤墻距離石門剩余5 m 時(shí)，石門加固作業(yè)必須完成，否則，工作面嚴(yán)禁推采。

（3）拉移工作面與石門交匯段支架作業(yè)時(shí)，要安排熟練支架工進(jìn)行操作，跟班隊(duì)長現(xiàn)場(chǎng)指揮。移架作業(yè)堅(jiān)持“少降快拉、帶壓移架”的原則，確保支架平穩(wěn)過渡，防止假底錯(cuò)力造成大的冒頂事故。

（4）當(dāng)工作面煤墻與石門幫部接近，采煤機(jī)過機(jī)頭時(shí)，嚴(yán)格控制割底量，防止割住假底，造成假底強(qiáng)度減弱。

（5）在移架時(shí)要安排專人處于石門上方支架觀察四周情況，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理，處理不到位嚴(yán)禁拉架。

（6）工作面跨石門作業(yè)期間下順槽替棚后高度不得低于2.5 m，工作面機(jī)頭通跨石門期間保證運(yùn)輸機(jī)機(jī)頭距端頭支架頂梁高度不低于0.5 m。

（7）工作面跨石門期間，乳化泵壓力不得低于30 MPa，保證液壓支架初撐力不低于規(guī)程要求。下順槽支護(hù)用單體液壓支柱初撐力必須符合作業(yè)規(guī)程中要求。

3.2 預(yù)防煤體垮落安全技術(shù)措施

（1）施工前必須對(duì)支架、頂板以及周圍安全情況進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)安全隱患必須先行處理，確保退路暢通。

（2）加強(qiáng)工作面注水，抬高此段注水眼角度，固化石門上部頂煤。若頂板有破碎冒流現(xiàn)象，提前從煤壁側(cè)向上打杄椽板或穿圓木，嚴(yán)防冒頂。

（3）為防止煤層頂板垮落，造成壓力增大，當(dāng)工作面跨石門開采期間，工作面10#架以下嚴(yán)禁放頂煤，待工作面支架全部跨過石門假底后方可恢復(fù)放頂煤作業(yè)。

（4）必須堅(jiān)持敲幫問頂，現(xiàn)場(chǎng)備用好敲幫問頂工具，選用不小于1.5 m、一頭尖一頭扁的鋼釬。當(dāng)工作面頂幫遇有大塊煤（矸）離層時(shí)，應(yīng)首先設(shè)置臨時(shí)支護(hù)，再順著裂隙、層理慢慢找下，不得硬刨強(qiáng)挖。敲幫問頂工作應(yīng)由班組長擔(dān)任，班組長負(fù)責(zé)敲幫問頂時(shí)，另外安排一人觀察頂板和退路。

（5）施工時(shí)，要隨時(shí)注意工作面下端頭5 m范圍內(nèi)巷道安全情況，發(fā)現(xiàn)爛網(wǎng)漏頂現(xiàn)象要立即處理，下端頭超前支護(hù)在施工過程中出現(xiàn)變化，必須及時(shí)進(jìn)行加固。

（6）工作面跨石門期間，每項(xiàng)工序施工至少安排兩人一組，施工時(shí)必須有一人觀察頂板，以防頂板垮落傷人。發(fā)現(xiàn)有冒頂危險(xiǎn)時(shí)，必須停止作業(yè)處理隱患，待安全隱患消除后再進(jìn)行施工。

4 結(jié)語

通過采取全回撤石門原有支護(hù)、施工假底、強(qiáng)化石門支護(hù)以及跨采過程中的安全管控技術(shù)措施，12103 工作面在跨-16 m 西一石門回采期間，未出現(xiàn)端頭支架倒架及冒頂，實(shí)現(xiàn)了工作面跨石門安全回采。