綜采工作面復(fù)合破碎頂板控制技術(shù)探討

王 琛

（1.太原理工大學(xué)， 山西 太原 030024；2.山西高平科興牛山煤業(yè)有限公司， 山西 高平 048400）

引言

煤礦行業(yè)中的復(fù)合頂板由多個(gè)部分構(gòu)成，根據(jù)實(shí)際情況，煤層頂板是由泥巖、頁(yè)巖、粉砂巖及煤等煤巖互層組成的，由于頂板的復(fù)雜性和層次性，煤層頂板便是復(fù)合頂板。復(fù)合頂板材料層理節(jié)理特殊，且裂隙容易發(fā)育難以恢復(fù)，頂板的各個(gè)層次離層后，發(fā)生的彎曲弧度，其抗彎能力差，物理屬性脆弱冒進(jìn)，加重了復(fù)合頂板的管理難度。若對(duì)復(fù)合頂板的管理不科學(xué)不合理，直接會(huì)影響到綜采工作面，不合理的頂板管理會(huì)導(dǎo)致架前冒頂事故，對(duì)綜采的高產(chǎn)量存在著制約。二疊系下石盒子組的開(kāi)采情況是在綜采工作面下進(jìn)行的，有一層是皮帶下山往里250 m處的煤層分層，因受力而發(fā)生分層，被分層的煤層厚度通常在0.6 m上下浮動(dòng)，而夾矸厚度在0.8～5.2 m之間，丁6煤層厚度約為2.3～4.3 m，平均厚度為3.6 m，其二的采面沿丁6煤層回采工作能夠在固定的層面做，這種情況下煤、巖互層復(fù)合頂發(fā)展成了采面頂板，采面頂板的管理技術(shù)講究合理性，控制發(fā)現(xiàn)頂板一般采用綜合的破碎頂板管理工藝技術(shù)。

1 復(fù)合破碎頂板管理施工技藝

第一，及時(shí)支護(hù)。采煤機(jī)割煤之后要保證順序性，先支架后輸送機(jī)，輸送機(jī)能夠架空兩側(cè)的距離，才能保證支架前柱與輸送機(jī)的電纜槽托架之間的空隙，空隙距離要大于預(yù)留的一次截深距。移架輸送機(jī)后，支護(hù)護(hù)幫裝置作為穩(wěn)固效用，防止煤壁產(chǎn)生片幫的情況。此外，使用伸縮梁的支架能夠保持平衡性，要及時(shí)將伸縮梁伸出，杜絕冒頂支護(hù)[1]。

第二，超前支護(hù)。采用正常的移架方法，可以保證系列在微調(diào)的控制范圍，但破碎頂板或煤壁片幫情況更嚴(yán)重的，采用此方法有待商討。超前支護(hù)的方式能夠使采煤機(jī)準(zhǔn)確移架，使之受力位移，支護(hù)穩(wěn)固頂梁頂住煤壁，避免了頂板暴壁，達(dá)到了提前支護(hù)的目的。

第三，帶壓擦頂移架。移架過(guò)程中的支柱受到工作阻力產(chǎn)生偏移，偏移距離太大，影響頂梁貼著頂板擦頂前移的空間，但這樣能增大阻力，避免了移架時(shí)頂板巖層的頻繁活動(dòng)，頂板受移動(dòng)的破壞較少。

第四，鋪金屬網(wǎng)。鋪上金屬網(wǎng)在支架頂梁上，對(duì)破碎頂板的管理效果顯著。煤壁在前控頂范圍內(nèi)支架順利前移，頂板破碎時(shí)才能保證頂網(wǎng)能順利展開(kāi)。或走上梁架在金屬網(wǎng)上，有利于走向梁的托力，頂板受托而產(chǎn)生了走向梁及金屬網(wǎng)的支護(hù)力，掩護(hù)向前移的方向。

第五，架走向梁。若能夠在走向梁的一端架上采面器，煤壁上和煤壁靠頂板處與走向梁連接，另一頭架在支架上掘梁窩，頂梁防止煤壁發(fā)生片幫，在靠近煤壁側(cè)打一個(gè)臨時(shí)貼幫柱，掘梁窩則不用考慮，會(huì)影響煤壁的性能。

第六，局部冒頂?shù)奶幚?。?fù)合頂板發(fā)生局部冒頂，冒落區(qū)矸石會(huì)沿煤幫繼續(xù)下流，頂沿煤幫的冒落會(huì)導(dǎo)致矸石沿煤幫繼續(xù)下流。此時(shí)需要用探板支護(hù)，或者采用打撞楔的辦法解決此問(wèn)題。冒頂處架設(shè)順山棚，使用削尖前端、長(zhǎng)度一樣的木楔打撞楔，并將木楔放在棚梁上，末端處墊上一方木塊，煤幫的地方被尖端指向，頂板垮落處的煤幫用大錘打入，冒頂處托住巖石，防止繼續(xù)垮落。移支架時(shí)，撤去棚腿，支護(hù)梁托住順山棚梁。

第七，調(diào)整割煤移架方式。超前移架采煤機(jī)調(diào)整割煤速率，及時(shí)伸出伸縮梁，移架后固定位置，護(hù)幫裝置減少面前空頂空間及空頂面積，及時(shí)伸出護(hù)幫，同時(shí)采煤機(jī)沿底割煤，采取帶壓擦頂移架并推移循環(huán)輸送機(jī)，此外，適當(dāng)加快伸縮梁的推進(jìn)速度，減少面前空頂時(shí)間。

第八，預(yù)掘巷道處理。沿頂板掘出小斷面巷道，對(duì)于頻繁出現(xiàn)破碎的地段位置，使用單體液壓支柱，并用“∏”型鋼梁配合頂梁，鋪設(shè)金屬網(wǎng)支護(hù)時(shí)金屬網(wǎng)要干凈整潔，防止腐蝕，然后施工錨桿錨索加固，最后按正?；夭晒に嚫蠲?、移架。

綜采工作面回采過(guò)程中，在頂板裸露后采取支護(hù)，復(fù)合頂板的完整狀況在頂板相對(duì)完整的情況下能夠采用上述八種頂板管理工藝，對(duì)支護(hù)的控制較方便。對(duì)于膠結(jié)程度低的破碎復(fù)合頂板應(yīng)積極管理，變被動(dòng)為主動(dòng)，揭露的破碎頂板膠產(chǎn)生的流動(dòng)狀態(tài)，流動(dòng)性強(qiáng)很難受支護(hù)控制，產(chǎn)生的冒頂事故會(huì)嚴(yán)重影響工作面的安全生產(chǎn)。對(duì)于復(fù)板固結(jié)程度較好的地段，綜合控制綜合管理，合破碎頂板頂采取的特殊針對(duì)性管理工藝，控制破碎頂板并主動(dòng)采取注漿固化頂板技術(shù)[2]。

2 注漿固化破碎頂板的管理工藝

2.1 馬麗散加固機(jī)理

馬麗散具有高度黏合性，有明顯的機(jī)械性能，主要的組成成分是聚亞膠脂。將馬麗散注入巖層后，發(fā)揮其黏合性，并能使低黏度混合物滲透細(xì)小的裂縫，流動(dòng)的馬麗散能夠保持液體狀態(tài)避免過(guò)度黏結(jié)，避免發(fā)生物理膨脹，冒落區(qū)內(nèi)松散巖石膠有效黏膠，加固了巖松動(dòng)圈，長(zhǎng)期的周巖黏合，形成了整體，提高了圍巖的整體承載能力，有效控制了巷道頂板的垮落。

2.2 馬麗散注漿固化管理

第一，控制位置和時(shí)間選擇。綜采工作面巷道掘進(jìn)時(shí)，順序且穩(wěn)定性結(jié)合，沿著頂板掘進(jìn)才會(huì)將煤層變薄，當(dāng)煤層夾矸變厚，注意此變化，綜合采面頂板發(fā)生變化時(shí)候?yàn)樽罴褧r(shí)機(jī)，因此在機(jī)巷掘到1 600 m處，揭露落差大于5 m的斷層處是最為科學(xué)的，在這個(gè)位置適宜采用馬麗散注漿液加固管理。第二，控制注漿參數(shù)的調(diào)整。布置8個(gè)孔間距不大于1.5 m，深孔3.5～4.8 m的循環(huán)注漿孔在冒頂區(qū)位置，控制馬麗散樹(shù)脂與催化劑的配合比，加固控制深度5～6 m范圍。

2.3 施工工藝

首先，使用高壓膠管連接注射槍和注漿泵在打眼埋設(shè)注漿，吸收催化劑的同時(shí)，保證注漿泵的馬麗散樹(shù)脂和馬麗散催化劑融合，當(dāng)開(kāi)泵注漿的噴注壓力持續(xù)升高，此時(shí)沖洗機(jī)具，最后才能停泵并拆卸注射槍。注漿孔采用的是鉆孔直徑28 mm，鉆孔深3.5～6.0 m的頂錨桿機(jī)，注漿壓力控制著每個(gè)孔注漿量，因此，施工時(shí)必須嚴(yán)格控制注漿壓力。設(shè)計(jì)壓力在適當(dāng)范圍內(nèi)，一旦達(dá)標(biāo)，需換孔注漿或停止注漿，并使用配備的注漿專用鉆桿來(lái)施工。注漿要有順序性，第一遍由上而下，注漿結(jié)束后再次對(duì)注漿區(qū)清理碎片和煤渣。此外，采面過(guò)斷層冒頂區(qū)期間，運(yùn)用綜合頂板管理控制技術(shù)是最優(yōu)措施，提高了圍巖的整體性和穩(wěn)定性，斷層冒頂區(qū)域的采面工作也進(jìn)展順利，既促進(jìn)了采面的安全生產(chǎn)，又取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效果[3]。

3 結(jié)語(yǔ)

受綜采工作面復(fù)合破碎頂破碎性影響，在這種情況下如果不及時(shí)采取相關(guān)措施予以處理，不但會(huì)對(duì)礦產(chǎn)開(kāi)采工作帶來(lái)嚴(yán)重影響，更有可能造成重大安全事故。有鑒于此，在充分結(jié)合部分實(shí)例研究、有關(guān)文獻(xiàn)查閱及工作實(shí)踐情況下就綜采工作面復(fù)合破碎頂板控制技術(shù)進(jìn)行探討，以期為保障礦產(chǎn)開(kāi)采提供有力支撐。

[1]史赫明.綜采工作面復(fù)合破碎頂板控制技術(shù)探討[J].中國(guó)科技博覽，2015（19）：237.

[2]于偉.軟煤綜采工作面復(fù)合破碎頂板控制技術(shù)探討[J].山東煤炭科技，2017（9）：33-34.

[3]高林.簡(jiǎn)析煤礦回采工作面破碎頂板控制關(guān)鍵技術(shù)[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2017（15）：21-23.