大傾角綜采工作面冒頂處理技術(shù)研究

摘 要：基于大傾角綜采工作面煤壁頂板冒落影響正常推進(jìn)的問(wèn)題，提出采用鋪設(shè)假頂和充填加固的方式，確保了采煤工作面在遇到裂隙、斷層等地質(zhì)構(gòu)造時(shí)安全順利回采與推進(jìn)。

關(guān)鍵詞：大傾角；冒頂；充填；假頂

1 概述

綠水洞煤礦回采的3132采煤工作面位于+350m水平龍王洞背斜東翼313采區(qū)上區(qū)段，該工作面上部為5131、5132工作面，北邊為F5斷層破碎帶未形成工作面，其下部為3134工作面（未形成），南面為3111工作面（已回采）。工作面機(jī)巷長(zhǎng)1028m、風(fēng)巷長(zhǎng)1016m，回采平均長(zhǎng)1022m，傾斜長(zhǎng)119m，煤層傾角38°～46°，平均傾角43°。工作面在回采過(guò)程由于煤壁側(cè)頂板冒落，從54#到23#，共計(jì)32架液壓支架的煤壁頂板發(fā)生垮落，冒高最高處約3m，新暴露的巖石面較完整，但冒落空間四周邊沿巖石較破碎，造成液壓支架被壓至擋煤板，采煤機(jī)無(wú)法通過(guò)，為保證工作面推進(jìn)過(guò)程安全，亟需進(jìn)行處理。

2 鋪設(shè)假頂

2.1 工藝流程

先用單體液壓支柱配厚度120mm的方木加固冒頂處作業(yè)點(diǎn)附近煤壁頂板，防止冒頂范圍擴(kuò)大，接著在315刮板輸送機(jī)機(jī)道從下往上搭溜槽清矸石，開轉(zhuǎn)315刮板輸送機(jī)，再?gòu)纳贤逻吳迕罕陧肥呬伻斯ぜ夙?，即：加固→清矸開轉(zhuǎn)刮板輸送機(jī)→作業(yè)上方5m處打擋欄→刷幫出矸（煤壁側(cè)）→頂上加固，清找懸矸架鋼梁→鋪木料笆片接頂。若鋪假頂與處理刮板輸送機(jī)內(nèi)矸石同時(shí)進(jìn)行，必須在未堵塞處用兩根單體液壓支柱配木板打好擋欄，木板高度不小于1.8m。

2.2 技術(shù)要求

需在工作面上口擴(kuò)刷一個(gè)通道，通道寬度為2m，通道擴(kuò)刷到一根鋼梁位置后立即架設(shè)鋼梁，一端放在支架探梁上，一端用單體液壓支柱支好，支柱間距1.0m，每根鋼梁下搭3～4根支柱，待下一根鋼梁支好后，就鋪設(shè)傾斜鋼梁，以后就往下延起走，傾斜鋼梁間距1.0m，原則上布置在冒頂部分，鋼梁上用半圓木密鋪，個(gè)別地方不能密鋪的采用笆片密鋪，走向鋼梁和傾斜鋼梁用圓鋼卡卡牢，圓鋼卡向上。假頂從風(fēng)巷開始逐架向下直到頂板完好處。工作面走向采用舊鋼梁進(jìn)行鋪設(shè)，一架支架保證2根鋼梁（間距0.9m左右），鋼梁一端必須保證至煤壁內(nèi)2m，一端放在探梁上保證200mm的距離，鋪設(shè)好后需在煤壁側(cè)采用錨桿配托板進(jìn)行加固鋼梁。鋼梁的長(zhǎng)度根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行加固。傾斜方向采用舊鋼軌用U型卡和每架的鋼梁連成整體，防止鋪設(shè)的假頂滑落，并在鋼梁與探梁之間用鐵絲捆綁好。液壓支架壓低地段探梁必須保證接頂，支架探梁上用木垛墊起，必須保證采煤機(jī)能順利通行。如果支架背上矸石大影響鋪設(shè)鋼梁需及時(shí)處理。鋪設(shè)假頂時(shí)需在鋪設(shè)位置附近做好敲幫問(wèn)頂和利用傾斜鋼梁配合半圓木做好臨時(shí)支護(hù)防止上方掉矸砸傷工作面作業(yè)人員。鋪設(shè)時(shí)鋪設(shè)段刮板輸送機(jī)里有大矸石，需放炮處理清收完后再繼續(xù)鋪設(shè)，放炮必須間隔一架支架，以免放炮沖壞已經(jīng)鋪設(shè)好的鋼梁。鋪設(shè)后鋼梁在煤壁端需用錨桿支護(hù)好，防止錯(cuò)位。作業(yè)時(shí)需把煤幫的矸子取掉，防止矸子竄出傷人。傾向鋼梁采用圓鋼卡固定在走向鋼梁上。架設(shè)鋼梁前，檢查煤壁側(cè)頂板是否符合架設(shè)條件，若不符合，則需進(jìn)行刷幫，確保鋼梁架設(shè)條件。鋼梁上方采用半圓木或方木密鋪，用12號(hào)鉛絲捆在鋼梁上，再鋪笆片，笆片用鉛絲固定在木料上。作業(yè)時(shí)必須把采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)閉鎖。有大塊矸石需要放炮處理時(shí)必須用濕式鑿巖機(jī)打眼。需要放炮時(shí)必須按規(guī)定使用好黃泥、水炮泥，并由班長(zhǎng)設(shè)專人站崗，從爆破點(diǎn)依次向站崗點(diǎn)兩頭巡查沿途的人員，待人員全部撤離至安全范圍內(nèi)后，方能起爆。所有單體支柱支設(shè)好后用12號(hào)鉛絲捆在鋼梁上。假設(shè)鋼梁時(shí)，必須兼顧上下支架，確保假頂平順。傾斜鋼梁搭接長(zhǎng)度不少于兩架鋼梁。

3 工作面充填加固

3.1 施工要求

先對(duì)液壓支架頂上進(jìn)行充填，在30#～40#號(hào)之間支架頂上空洞的地方采用充填和對(duì)有矸石堆積的地方實(shí)行固化凝結(jié)。空頂部分先充填完后進(jìn)行固化，固化時(shí)管子盡量伸攏頂板完好處，頂上墊一層泡沫劑對(duì)假頂進(jìn)行加固。固化時(shí)每架支架縫隙采用風(fēng)筒布或編織袋進(jìn)行遮擋以免固化劑遺漏，工作面刮板輸送機(jī)內(nèi)也同樣采用風(fēng)筒布遮擋。注漿施工時(shí)，專用注漿泵安設(shè)在工作面及風(fēng)巷適當(dāng)位置，提供660/1140V電源、穩(wěn)定的水源供應(yīng)（供水量不小于100L/min），壓風(fēng)等。要求施工期間不得斷電、斷水。施工時(shí)必須派專人守好風(fēng)、水、電，施工期間嚴(yán)禁亂停風(fēng)、水、電等。

3.2 施工材料及設(shè)備

施工材料為瑞諾密閉Ⅲ號(hào)材料，具有固結(jié)速度快、一定的發(fā)泡性（10～15倍）、一定的抗壓強(qiáng)度和適應(yīng)巷道變形性、幾乎反應(yīng)不發(fā)熱（<40℃）、遠(yuǎn)距離泵送（>100m）等性能。配套的施工設(shè)備為電動(dòng)螺桿式注漿泵，防爆電機(jī)。該泵具有遠(yuǎn)距離輸送功能，施工時(shí)輸送距離為150～300m，具有自動(dòng)調(diào)節(jié)水與灰料比、快速攪拌和連續(xù)、穩(wěn)定輸出等功能。

3.3 施工工藝

將所需材料、設(shè)備、注漿管等運(yùn)到指定位置，按技術(shù)要求提前施工好臨時(shí)密閉并噴涂。在現(xiàn)場(chǎng)相關(guān)技術(shù)人員的指導(dǎo)下，連接好注漿管、電源、水源，調(diào)試設(shè)備準(zhǔn)備注漿。注漿開始應(yīng)有專人負(fù)責(zé)加料，專人負(fù)責(zé)觀測(cè)，一人負(fù)責(zé)指揮聯(lián)絡(luò)。注漿時(shí)進(jìn)料速度為1袋/min，進(jìn)水50L/min，水灰重量比為2，平均每小時(shí)1.5噸料左右。注漿開始后3min時(shí)測(cè)量漿液的比重，觀測(cè)出料情況。如發(fā)現(xiàn)配比不正確應(yīng)該及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。注漿過(guò)程中應(yīng)通過(guò)觀測(cè)窗口隨時(shí)觀測(cè)出料情況。最后接頂時(shí)應(yīng)連續(xù)注壓一定時(shí)間，當(dāng)漿液從頂板大量流出無(wú)法進(jìn)行封堵時(shí)，方可停泵注漿，以保證接頂效果。施工完成后清理設(shè)備及現(xiàn)場(chǎng)衛(wèi)生。工作面注漿加固如圖1所示，工藝流程見圖2。

4 結(jié)束語(yǔ)

（1）大傾角綜采工作面遇地質(zhì)構(gòu)造段時(shí)采用鋪設(shè)假頂和充填加固方式，確保了工作面順利通過(guò)構(gòu)造帶。采高控制、液壓支架接頂及隱患處理是否及時(shí)成為工作面安全推進(jìn)的關(guān)鍵。（2）在采煤工作面煤壁頂板垮冒初期實(shí)施孔隙充填，減小矸石間的空隙，可有效防止冒頂范圍擴(kuò)大，為后續(xù)處理爭(zhēng)取時(shí)間。