礦井急傾斜大采高工作面煤體滑移冒落處置工藝

郭玉強+劉玉元

摘 要：工作面推采期間，地質(zhì)條件變化，煤體出現(xiàn)滑移，頂板冒落，整個工作面機道及支架立柱前方空間冒落矸石充實，工作面頂板情況不明，溜子無法啟動，難以處置，在此情況下，采取多種組合形式，解決處置頂板，使得冒落頂板得以控制，恢復生產(chǎn)。

關鍵詞：大采高；急傾斜；煤體滑移；頂板冒落；處置；充填

中圖分類號：TD322 文獻標識碼：A

一、工作面概況

工作面位于一采區(qū)九層南翼，工作面走向長742.6m，傾斜長平均159.2m。工作面標高+782.2m～+904.7m，工作面埋深339.3m～467.8m。工作面開采煤層為九層煤，煤層分為上、下分層，總體厚度4.25m。煤層傾角在37.7°～43°之間，平均煤層傾角42°，工作面內(nèi)地質(zhì)條件較復雜。

煤層頂板為淺灰色灰?guī)r，厚2.1m；其上為淺灰色砂質(zhì)泥巖或泥巖，厚7.41m；再上為灰色泥巖粉砂巖，厚3.58m；再上為灰白色細砂巖，厚3.6m；再上為黑色泥巖，厚8.61m；再上為8層煤，厚0.7m；再上為淺灰色中砂巖，厚1.28m；再上為灰白色細砂巖，厚2.11m；再上為灰黑色泥巖，厚5.16m；再上為7層煤，厚0.45m；7層煤頂板淺灰色灰?guī)r，厚2.40m。煤9底板灰色砂質(zhì)泥巖，平均厚3.35m。

二、工作面煤體滑移及頂板情況

1.工作面生產(chǎn)基本情況

1902S外面煤層有益厚度3.5m，平均采高4.2m；煤層傾角平均40°，其中50節(jié)以上43°，50節(jié)～20節(jié)40°，20節(jié)以下380；工作面裝備MG500/1330-WD型雙滾筒采煤機落煤、裝煤，采煤機截深0.8m，工作面循環(huán)進度0.8m。采用SGZ1000/1400中雙鏈刮板輸送機運煤，ZY9000/24/50型掩護式液壓支架支護頂板。

2.工作面煤體滑移片幫情況

工作面煤壁出現(xiàn)嚴重片幫，主要集中在30節(jié)～80節(jié)，片幫深度達到5m～8m左右；由于工作面大傾角仰斜開采，仰采角度平均10°。工作面煤壁子片幫后煤矸飛起沖擊嚴重，造成1～40節(jié)飛出矸石較多，溜槽外側(cè)及人行道側(cè)埋住支架立柱空間，每個循環(huán)需要清理浮煤，期間不能多工序平行作業(yè)，嚴重影響正常出煤，造成整體推進緩慢。

片幫后采取多種措施加強工作面管理，加強防滑油缸使用、采用單向割煤，防止工作面刮板機下滑。

前期采取調(diào)溜尾方式減少工作面的空頂距但效果不理想，未能控制工作面刮板機的下滑。造成1#液壓支架、面溜頭下滑至平巷，無法正常出煤。

煤機在下端頭返刀時，工作面25～溜尾出現(xiàn)嚴重片幫，片幫深度達到5m～8m，造成80節(jié)以下浮煤淤滿整個機道和立柱前方人行道，壓住溜子，工作面煤機埋住。煤機扒出后反復埋住、工作面刮板機開不動。因工作面機道大面積片幫空頂，人員無法進入機道內(nèi)下放煤矸、支護頂幫。

3. 1902S面煤體滑移片幫原因分析

（1）工作面推采260m臨近二次見方位置，工作面頂板壓力大。

（2）工作面受1301S面下順槽區(qū)段煤柱影響，應力集中，工作面推采到二次見方位置，1902S面與1901S面區(qū)段煤柱塑變后，應力重新分布，造成頂板壓力增大。

（3）工作面順槽巷道布置3°～6°上坡，仰斜開采。

（4）工作面處在向斜構造軸部上升階段，仰采角度進一步加大，達到10°，煤體遭到破壞，構造應力大。

（5）為防止面溜子下滑，工作面采取偽斜推采，方位角98°，8°偽斜的向上位移量抵消面溜子的下滑量。偽斜推采加大了工作面仰采角度。

（6）工作面大傾角大采高開采，片幫后形成自由面，壓力向深部轉(zhuǎn)移，引起再次片幫。

4.工作面冒落情況

工作面自開采以來，至局部發(fā)生片幫，大面積煤壁滑移及漏頂，經(jīng)過后期實測及分析，得到以下數(shù)據(jù)：

80#～50#支架為高冒區(qū)，冒落寬度平均12m，漏頂高度最高54m；50#～40#架頂板冒落寬度平均6m，漏頂高度為3m～5m；40#～30#架頂板冒落寬度平均5m，漏頂高度1m～2m；預計冒落矸石15000m?，如圖1所示。

三、工作面支護方案

經(jīng)過多方研究論證，針對漏頂區(qū)域，首先完成支護區(qū)域的頂板支護和冒頂區(qū)域充填工作，然后強行推采經(jīng)過冒頂區(qū)域。

在工作面以外打設溜矸道及排矸巷，使用扒裝機排矸及工作面自溜排矸的方式及時運輸冒頂區(qū)域矸石；頂板及兩幫使用錨索配合金屬菱形網(wǎng)及鋼帶梁的方式支護，漏頂區(qū)域使用聯(lián)鎖木垛接頂加強支護，后期使用工字鋼配合4.5m單體移架推采。

1.施工溜煤矸

（1）為處理工作面片幫、埋壓溜子的煤矸，從工作面運輸巷下出口（煤壁子）外10m，按方位角286°，沿9上煤頂板補掘巷道160m透回風巷，作為溜煤矸巷，分別在50#、65#、80#節(jié)與溜煤巷作聯(lián)絡巷，分段處理壓埋溜子的煤矸，方便人員進入機道片幫區(qū)域，對頂幫進行錨帶網(wǎng)支護加固。

（2）使用扒裝機將50#支架以上冒落的矸石經(jīng)排矸巷溜矸道外排至轉(zhuǎn)載機。同時把工作面1#～30#支架煤壁子剝幫4m，底板鋪設鐵板依靠爆破大矸石誘導巖石自溜實現(xiàn)工作面剩余矸石的排放。

2.上端頭至57#區(qū)域頂幫加固

（1）上端頭溜尾至57節(jié)片幫空頂段，對頂幫進行錨帶網(wǎng)支護加固。按照自上而下的順序，先用液壓單體臨時支護頂板，再進行頂板、煤壁子的錨帶網(wǎng)支護。

（2）上端頭向外15m，沿巷道下肩窩施工兩排走向?qū)渝^索桁架，一排沿巷道下肩窩，另一排沿超前支架頂梁下邊緣。7.30日完成。

3.下端頭至25#區(qū)域頂幫加固

（1）下端頭至25#區(qū)域，對機道頂幫進行錨帶網(wǎng)支護。先在25節(jié)處，用單體、木料、鋼筋網(wǎng)等物料，對淤滿溜子的煤矸設置防滾矸安全擋卡，再自上而下進行頂板、煤壁的錨帶網(wǎng)支護。

4.施工溜頭段溜煤道

（1）煤機放在溜頭，開寬機道作為處理25～50節(jié)煤矸的溜煤道，開幫深度煤機截盤距煤壁2m，采用錨帶網(wǎng)支護頂幫，輕型鐵板鋪底溜煤，煤機上滾筒處用單體和鐵板固定在一起形成與煤壁夾角45°斜面，便于沿煤壁處向下溜矸。

（2）工作面下出口至破碎機18m范圍內(nèi)，開寬上幫1m，便于存放、破碎大塊煤矸。

5.片幫矸石處理

（1）工作面溜煤道施工完畢后，負責25～80節(jié)的排矸和片幫區(qū)域支護工作。先支護后逐段排矸，先從片幫最高點（預計80節(jié)）開始，按照先支護頂部，再支護四周，錨帶網(wǎng)加錨索支護，預留長錨索配木料穿頂?shù)姆绞竭M行支護，隨支護隨逐段排矸，依次向下施工。

6.轉(zhuǎn)載機內(nèi)側(cè)擋煤板拆除

拆除下出口至轉(zhuǎn)載機破碎機段的上幫擋煤板，便于排運煤矸。

7.工作面單體支護

50#～80#節(jié)支架頂梁下，支設液壓單體輔助支撐。

8.溜頭回縮及端頭支架回撤

（1）將溜頭區(qū)域回縮溜槽一節(jié)，重新合茬，為端頭支架回撤創(chuàng)造條件。

（2）將端頭支架外牽至破碎機北側(cè)，拆卸支架，進行外運。

9.支護穿頂

冒落矸石高度隨著矸石外排開始從上而下逐漸減小，當冒頂矸石下沉2m～3m時，停止排矸，采用自上而下的順序支護。頂板及兩幫采用Φ17.8×L6200mm的鋼絞線配“W”鋼帶及金屬菱形網(wǎng)支護，錨索間排距1000×1000mm（根據(jù)現(xiàn)場實際情況，進行調(diào)整）。當煤巖體及其破碎時，先進行注漿加固，再打設錨索。

冒頂區(qū)域頂板及兩幫支護高度達到4m～5m，停止排矸，開始使用圓木穿頂。穿頂?shù)鬃褂庙敯逑麓沟?根錨索吊掛Φ350mm～Φ400mm圓木作為底座，使用固定在推采側(cè)錨索上的4根鋼絲繩斜拉圓木，加強底座穩(wěn)定性。使用滑車配合鋼絲繩運輸木料至穿頂區(qū)域，確保圓木及半圓木接實頂板。

10.漏頂區(qū)域加強支護

漏頂區(qū)域按照邊排矸邊支護邊穿頂?shù)难h(huán)順序施工完畢后，在28#～81#支架頂梁上部安設工字鋼棚加強支護。工字鋼棚采用11#工字鋼做棚頭，多根工字鋼間用專用卡子連接牢固，采用4.5m液壓單體支柱支護，工字鋼棚間排距1.75m×1.0m。

四.1902S工作面通過冒頂區(qū)域推采方案

1902S工作面漏頂區(qū)域維護完畢后，采取以下推采方案。

（一）工作面護幫錨頂假頂防護準備工作

1.臥底敷設溜槽50m，安設10寸溜矸管路160m。

2.冒頂區(qū)域45#～55#支架上方敷設皮帶、風筒布，具備充填條件。

3.43#～28#支架以下矸石邊排放邊支護，總矸石約2000m3，總錨索360根，總單體支柱200棵。

4.澆筑每天45車混合料，約90m3，平均每天澆筑冒頂區(qū)域2m高，4.5m寬。澆筑1天停工1天，間隔時間補齊將要澆筑段單體支柱，上部鋪設鋼筋網(wǎng)。拉鋼絲繩框架、運輸澆筑料，下部排矸支護等工作。

（二）24/50支架拉架到煤壁子

1.準備大拉力油缸L5m×5根、Φ286鏈條等拉架材料。在煤壁側(cè)底板打設錨桿/索，安設油缸，使用大油缸配鏈環(huán)固定支架、溜槽（3～5節(jié)1處）等方式，實現(xiàn)運輸機及支架的快速移動，使支架到達煤壁子。

2.工作面護幫錨頂結束后，在工作面片幫處每個支架頂梁前方，緊貼頂梁沿走向方向架設工字鋼棚用于臨時支護（支護穿頂木料），工字鋼棚采用11#工字鋼做棚頭，多根工字鋼間用專用卡子接牢，采用單體液壓支柱做棚腿，工字鋼棚間排距1.75m×1.0m。然后，在有效支護下，沿工作面傾斜方向打設地錨，每組8根地錨，間距1.75m，用以固定拉架油缸。

3.在推采最困難的前四茬前，對81#～75#死架處進行挑頂和臥底，采用自上而下或自下而上的方法，逐架進行挑頂和臥底處理死架子，確保每個支架頂梁前方開出0.6m×2.0m×2.4m的空間。

4.前期處理頂板期間，維修支架等設備。

（三）支架等設備維修

工作面推至煤壁處，調(diào)整好工作面支架、溜子狀態(tài)。

1.對支架存在問題進行維修完善，包括更換立柱、推移油缸、高壓管子、操作閥組等部件；完善掛全工作面防飛矸網(wǎng)；加設防倒防滑措施。

2.支架維修。對支架的操作閥、高壓管路、立柱、推進油缸及各類安全閥組進行維修更換。

3.運輸機及轉(zhuǎn)載機：對電機、減速機、電纜線路進行全面檢查，對鏈條、刮板、啞鈴進行排查更換。

4.煤機：完善煤機電纜卡子，對煤機進行全面會診。

（四）實施煤壁子剝幫

1.工作面支架拉至煤壁后，將煤機逐步提至溜尾區(qū)域范圍內(nèi)，采取人工放炮剝幫（5.0m左右）超前支護方式，實現(xiàn)支架端面距在安全界限數(shù)值內(nèi)，確保工作面支架頂梁全部吃進頂板去，找到正常頂板。

（五）實施支架進入煤體實體

1.剝幫完成后，將支架、溜子全部進入煤體實體。

（六）正常推采期間支架延長及縮短

1.由于前期工作面仰采開采，隱患較大，在工作面具備推采條件后，采取調(diào)采溜尾方式，調(diào)整工作面推采方位角，用油缸整體拉動部支架、溜子，確保工作面溜尾比溜頭多進12m～15m，保證工作面推采方位角在93°左右。

工作面進入正常推采后，把工作面推采方位角控制在93°，控制好煤體滑移，防止推采過程中再次出現(xiàn)煤體滑移偏幫出現(xiàn)。

2.推采過程中出現(xiàn)溜頭下滑，采取溜頭縮減支架及面運輸機，溜尾延長支架及面運輸機模式，來保障工作面安全高效推采。

3.支架回撤外出方式。對下巷轉(zhuǎn)載機段下幫進行開幫加寬，保障端頭支架回縮外出路線暢通；高度、寬度能夠適應24/50支架整體外出。

4.研究實施工作面運輸機快速延縮實施方案。

五.矸石充填

利用現(xiàn)有1902S工作面接面及轉(zhuǎn)載皮帶運輸系統(tǒng)改造，對1902S面處置期間矸石進行充填，具體實施方案。

1.將現(xiàn)有1902S工作面原運輸巷進行排水、通風等整治，排查巷道狀況，達到安全進入條件。

2.將現(xiàn)有1902S工作面接面及轉(zhuǎn)載皮帶運輸系統(tǒng)進行改造，延長現(xiàn)有轉(zhuǎn)載皮帶支架200m安設卸載機頭，保持現(xiàn)有皮帶驅(qū)動位置不再變動，在新安設卸載機頭南側(cè)安裝扒裝機，利用扒裝機反扒進行矸石回填。

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