采煤工作面順槽人工假頂處理冒頂施工工藝的應用

王紅亮+宋作文+王延年+苗榕+李軍

摘 要：在井巷掘進、采煤作業(yè)過程中，受采動影響，地下巖體應力分布不均、地質(zhì)構(gòu)造變得復雜，巷道出現(xiàn)變形或遭到破壞。如果維護不當，極易導致冒頂事故發(fā)生。主要介紹了在采煤工作面順槽地質(zhì)構(gòu)造帶處理冒頂事故的一種有效的施工工藝。

關(guān)鍵詞：采煤工作面；順槽；人工假頂；冒頂施工

中圖分類號：TD327.2 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.08.126

在井巷掘進、采煤作業(yè)過程中，受采動影響，地下巖體原巖應力失衡，巷道周邊巖體自穩(wěn)降低，且在原巖應力重新分布平衡應力的過程中，巷道周圍的煤巖體發(fā)生了移動。在此過程中，巷道內(nèi)的支護體系受到了各種力的作用，致使支護體系嚴重變形或遭到破壞。如果處理、維護不當，極易出現(xiàn)冒頂事故。

在巷道掘進和采煤過程中，常會遇到斷層、褶曲等地質(zhì)構(gòu)造。這些地方往往會出現(xiàn)頂板破碎、傾角變化、煤層變軟、淋水增大等現(xiàn)象。斷層破壞了煤層的完整性，造成裂隙和破碎帶；褶曲的出現(xiàn)使煤巖層起伏彎曲、頂?shù)装迤扑?、煤巖層松軟。如何有效處理和預防冒頂事故則成為井巷工程面臨的主要問題之一。

1 概況

1.1 8103工作面概況

8103工作面屬3#煤，賦存于二疊系山西組地層中部，為陸湘湖泊型沉積，煤層厚6.2 m，含兩層夾矸。該工作面煤層整體上為一由北向南傾斜的單斜構(gòu)造，傾角為1°～9°。

1.2 冒頂區(qū)概況

冒頂區(qū)位于8103工作面回風順槽，距工作面里切眼20 m處。冒頂區(qū)長20 m，寬5 m，冒頂高度最高達5 m，巖石垮落2 m，位于斷層（F304，H=5 m，<70°）附近。

冒頂區(qū)前后都是錨網(wǎng)支護，且冒頂區(qū)與端尾間采用單體液壓支柱配π型鋼梁作超前支護頂板管理，冒頂區(qū)在超前支護范圍外。

2 冒頂區(qū)處理方案

2.1 加固處理

首先在冒頂區(qū)前后至少20 m的范圍內(nèi)加固，防止冒頂區(qū)范圍擴大。施工時，必須從遠處向冒頂區(qū)延深，并根據(jù)頂板情況隨時執(zhí)行“敲幫問頂”制度。如果有特殊變化，要及時匯報。同時，在施工時，還要掌握煤巖層節(jié)理情況。常用的加固方法為：補打Φ22 m×8.3 m的大孔徑預應力錨索，并用鋼筋梯子梁進行“#”字形聯(lián)鎖；接著進行復合支護，打設一梁三柱的單體液壓支柱配大板，排距0.8 m，柱窩要墊好鞋板，保證在實底上不能有浮煤，梁、柱要用麻繩聯(lián)鎖，防止受壓不平衡柱倒傷人。

2.2 冒頂區(qū)處理

2.2.1 找頂處理活煤矸

對于找頂處理活煤矸，必須在跟班隊或班組長的監(jiān)護下，由有經(jīng)驗的老工人用專用敲幫問頂工具對冒頂區(qū)的活煤矸進行處理。敲幫問頂人員應站在安全地點，監(jiān)護人員應站在敲幫問頂人員的側(cè)后方，以保證安全退路暢通。

2.2.2 打設臨時點柱和臨時木垛

在完成冒頂區(qū)邊緣敲幫問頂且確保無危險后，組織骨干力量打設幾根點柱，以起到支撐的作用。點柱間距應盡量控制在能容納一個本垛的范圍內(nèi)。點柱打設好后，在有專人監(jiān)護的情況下，作業(yè)人員首先用專用敲幫問頂工具處理活煤矸，然后視現(xiàn)場情況集中力量迅速在冒落的煤矸上打設“#”字形臨時木垛。打設時，由冒頂區(qū)邊緣向內(nèi)逐個打設，且采用1.5 m長的道木交替打設。最后配合大板、剎桿、木茬等將頂板絞實。每打設一個木垛，木垛最上方貼近頂板時，必須向前方伸出兩根大板，以起到挑頂和臨時維護頂板的作用。下一個臨時木垛要與其伸出的大板聯(lián)鎖，這樣能防止再次來壓對木垛造成沖擊，甚至將木垛推倒。如此多次操作，在冒頂區(qū)打設若干個臨時木垛來控制頂板，防止再次來壓，為下一步全錨支護創(chuàng)造安全的工作環(huán)境。圖1所示為高頂區(qū)施工前臨時支護剖面。

待冒頂區(qū)頂板臨時控制好后進行錨網(wǎng)支護。首先在點柱與木垛空隙間打設錨桿和錨索，鋪網(wǎng)后用鋼筋梯子梁聯(lián)鎖。當臨時點柱和木垛空間的頂板維護好后，再慢慢從上到下、從邊緣到中間拆除點柱和木垛。在拆除過程中，要時刻觀察頂幫情況，作業(yè)人員要手疾眼快，行動迅速，并且嚴格執(zhí)行“敲幫問頂”制度，時刻注意身邊的情況，保證退路暢通。待臨時點柱和木垛拆除后，按錨網(wǎng)支護要求支護。作業(yè)期間，必須保證工程質(zhì)量，嚴格按規(guī)程要求施工，鋼梁梯子梁必須橫豎聯(lián)鎖。

冒頂支護完成后，拆除所有臨時點柱和木垛并回收，然后組織力量清理冒落的煤矸石。

3 人工做假頂

冒頂區(qū)從底板到頂板將近8.5 m高，給回采造成了極大的影響，頂板不易維護；同時，采煤支架容易歪倒傾斜，影響回采進度，因此要做一假頂來充填冒頂區(qū)。

人工做假頂時，采用打設起吊鋼絲繩吊掛大板并在大板上打設木垛的方式，大板長4.8 m，道木長1.5 m。預先在大板上均勻鉆制4個直徑為30 mm的預留孔，便于鋼絲繩吊掛穿進和插出。將鋼絲繩固定在頂板的錨索上，大板下方至底板的距離為原巷道的凈高度（3.5 m）。在吊掛的大板上打設的木垛為1.5 m高，相臨木垛要相互聯(lián)鎖，以防來壓推倒；木垛要吃勁，不能有虛頭，要用托板、木楔背緊背實。圖2所示為高頂區(qū)域施工后斷面。

4 冒頂區(qū)的防護措施

冒頂區(qū)的防護措施主要有以下幾種：①加強施工管理，嚴格按規(guī)程要求作業(yè)；②加強對頂板離層儀的觀察，如果有變化，及時匯報，并采取相應措施；③在構(gòu)造復雜的地段采用復合支護，并延長復合支護長度；④在回采過程中，加強端頭、端尾超前維護，延長維護長度；⑤優(yōu)化支護參數(shù)，按實際情況合理改變支護材料的長度和強度；⑥增強頂板管理意識，加大監(jiān)管力度，嚴格落實責任；⑦掌握頂板活動規(guī)律，采取有針對性的維護措施。

5 結(jié)束語

采煤工作面順槽人工假頂處理冒頂施工工藝的應用使回采生產(chǎn)很快步入了正軌。該施工工藝的應用不僅為回采工作面的生產(chǎn)創(chuàng)造了有利條件，為作業(yè)人員提供了有力的安全保障，還為今后的井工開采，比如在斷層及其他地質(zhì)構(gòu)造帶附近的巷道維護、冒頂事故的處理提供了借鑒和依據(jù)。

〔編輯：劉曉芳〕