綜采工作面破碎帶高冒區(qū)治理技術(shù)

郭 太

（同煤集團忻州窯礦，山西 大同 037021）

1 概況

忻州窯礦14-3#層東盤區(qū)位于忻州窯向斜東部，大致呈一單斜構(gòu)造，煤層之上20～25m左右為12#層東二盤區(qū)采空區(qū)。根據(jù)現(xiàn)有地質(zhì)資料及工作面兩巷掘進情況，8312工作面共揭露5條斷層。在兩巷511m處同時出現(xiàn)斷層，工作面內(nèi)形成斷層破碎帶，2312巷從270～453m的范圍頂板非常破碎，致使巷道頂板局部冒落超高。兩巷斷層參數(shù)見下表1。

采用常規(guī)架棚、支垛的破碎帶高冒區(qū)處理方法，在遇到斷層破碎帶范圍較大、高冒區(qū)頂板破碎的情況下，難以維護和充填，亟需采用有效方法進行治理。

2 破碎帶高冒區(qū)支護技術(shù)

（1）錨梁支護是根據(jù)組合梁的理論設(shè)計的。在高冒區(qū)域施工時，頂板先采用加密錨桿、錨索、金屬網(wǎng)支護，然后用錨索配合工字鋼結(jié)合木垛的方法，使高冒區(qū)域空間內(nèi)結(jié)合為一個整體，形成一個組合式假頂。其中錨索長度為7.3m，直徑17.8mm；棚梁采用礦用11#工字鋼，長度為4.9m，剎頂木為方木，長度為1.5m（圖1）。

表1 兩巷斷層參數(shù)

（2）頂板在距兩巷幫1.2m處分別施工兩組馬麗散孔，仰角50°，間距3m，孔深4.5m，孔徑28mm，利用馬麗散的粘結(jié)效果對頂板進行二次加固，提高頂板的完整性，見圖2。

圖1 錨梁木垛支護圖（單位：mm）

圖2 高冒區(qū)馬麗散孔布置示意圖

馬麗散的特點是：

① 粘度低，能很好地滲入細小的裂縫中；

② 極好的粘合能力，易與煤（巖）體粘合，又能增加煤（巖）體的機械性能；

③ 提高煤（巖）體的機械阻力和支撐力；

④ 力學試驗表明：松散巖體被馬麗散充填后平均單向抗壓強度為65.8MPa，塑性變形開始載荷值在150kN以上，平均凝聚力為10.2MPa。

3 破碎帶高冒區(qū)充填技術(shù)

為防止破碎帶高冒區(qū)內(nèi)出現(xiàn)瓦斯等有害氣體集聚的情況，必須對高冒區(qū)進行Fcc化學充填材料充填，F(xiàn)cc是由甲乙兩種成分組成的高分子樹脂產(chǎn)品，混合后兩種組分材料反應(yīng)發(fā)泡生成多元網(wǎng)狀致密膠體。具有高度的可壓縮性和很好的機械性能，能與煤體發(fā)生較高的黏合。

（1）Fcc化學填充材料優(yōu)點

Fcc化學材料充填到高冒區(qū)，漿液滲透到圍巖的深部微細裂隙內(nèi)，漿液材料凝膠后將松散、破碎的煤巖體膠結(jié)在一起，起到擠壓充填、粘接補強的作用，且具有一定塑性變形能力，在提高煤層頂板整體強度的基礎(chǔ)上，使得破碎、松散的頂板即使在超前支撐壓力和動壓的雙重作用下，也不產(chǎn)生大的冒頂和煤壁片幫現(xiàn)象。

（2）Fcc化學填充材料操作工藝

① 注Fcc化學充填材料施工工藝：在冒頂區(qū)域施工吊梁，吊梁上放木料接頂后，吊梁下方密排架設(shè)0.4m棚距的工字鋼棚，在棚梁上方采用舊皮帶密排鋪設(shè)。具體操作工藝：標孔（留下2～3個3cm左右的進料管，加上閥門）→檢查鉆孔質(zhì)量→安裝注漿管及封孔部件→封孔→準備漿液→開泵注漿→凝固→檢查注漿質(zhì)量→驗收。

② 充分混合容器中的材料。把裝置上的輸液管與墻上的進料管連接，打開閥門，材料就會自動進入墻內(nèi)，經(jīng)過一段時間的反應(yīng)，墻體內(nèi)的空隙就被反應(yīng)所生成的泡沫物填充滿。

③ 充完后關(guān)掉閥門，等5min后，即可去掉進料管。

④ 在填充過程中，按技術(shù)要求一次性填充滿，避免多次填充。

4 開采過破碎帶高冒區(qū)安全措施

（1）超前支護：在高冒區(qū)前后30m處采用一梁三柱（DW-4.5m單體液壓支柱）支護，所有單體要支設(shè)在棚梁下方并打緊打牢，用14#鐵絲將單體柱頭與棚梁固定，防止倒柱傷人。

（2）為防止過高冒區(qū)期間移架后采空區(qū)頂板垮落形成的裂隙導致支架頂梁及架前懸吊錨索失效引起木垛跨落，在棚梁下方沿巷道方向于1#、2#架前捆綁11#工字鋼，工字鋼的一頭要架設(shè)于支架前探梁上，另一頭用單體柱支設(shè)牢固，所用工字鋼長為5m，見圖3。

（3）液壓單體柱升緊后鎖具出現(xiàn)松動時要將棚梁鎖具重新緊固。

（4）采煤機司機割通順槽時，先將煤體底部割通，再逐漸緩慢升起滾筒掃頂，嚴禁將懸吊錨索和工字鋼割壞，以防鋼梁移位、木垛垮落失去支護作用。

（5）等端頭架前梁挑住抬棚工字鋼時才能回撤液壓單體柱，嚴禁提前回撤。

圖3 液壓支架單體支柱組合抬棚

5 應(yīng)用效果

通過采用三項治理高冒區(qū)的技術(shù)措施，消除了生產(chǎn)過程中的安全隱患，8312工作面順利實現(xiàn)了安全推采，取得了較好的試驗效果，創(chuàng)造了社會和經(jīng)濟效益。