聯(lián)合支護(hù)技術(shù)在綜采工作面過斷層破碎帶中應(yīng)用實(shí)踐

崔海勝

（西山煤電集團(tuán)馬蘭礦，山西 古交 030205）

綜采工作面回采期間經(jīng)常遇斷層、陷落柱等地質(zhì)構(gòu)造，在構(gòu)造應(yīng)力、圍巖應(yīng)力、超前支撐壓力等作用下，工作面頂板會出現(xiàn)破碎、局部冒頂現(xiàn)象，特別是在工作面端面空頂處尤為嚴(yán)重，威脅著工作面安全高效回采。所以，綜采工作面過斷層破碎帶時必須采取合理有效的支護(hù)措施，提高破碎頂板穩(wěn)定性。本文以西山煤電集團(tuán)馬蘭礦28301工作面為研究對象，提出了工作面過斷層破碎帶時采取“撞楔超前支護(hù)+錨索梁棚”進(jìn)行聯(lián)合支護(hù)，保證了工作面安全穩(wěn)定回采。

1 概況

馬蘭礦28301工作面位于北三盤區(qū)，工作面走向長度1215m，傾向長度178m，回采煤層為8#煤層，平均厚度4.0m，屬石炭二疊紀(jì)煤層，煤層結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定。工作面直接頂主要以泥巖為主，平均厚度3.8m，基本頂主要以砂巖為主，平均厚度7.4m。28301工作面采用綜合機(jī)械化回采工藝，工作面共穩(wěn)裝液壓支架（ZFG13000/27.5/42）105架，采煤機(jī)（MG650/1630-WD）1臺，裝刮板輸送機(jī)（SGZ1000/2×855）及轉(zhuǎn)載機(jī)（SZZ1200/525）各1部，截至目前28301工作面已回采720m。

根據(jù)馬蘭礦地測科提供資料顯示，28301工作面回采至760m處將揭露一條正斷層F9，斷層落差為1.7m，傾角為55°，工作面初步設(shè)計(jì)中采用強(qiáng)行帶壓擦頂過F9斷層。由于受構(gòu)造應(yīng)力影響，預(yù)計(jì)工作面回采至740m處將進(jìn)入斷層破碎區(qū)域，影響工作面走向長度達(dá)40m，工作面在斷層破碎區(qū)域時頂板壓力大，特別是在超前支撐壓力作用下煤壁有可能出現(xiàn)大面積片幫，端面空頂處頂板破碎嚴(yán)重會發(fā)生局部冒頂現(xiàn)象，不僅加大了工作面回采難度，而且很容易發(fā)生安全事故。所以，為確保綜采工作面安全回采，工作面在過斷層破碎帶區(qū)域時必須采取合理有效的支護(hù)措施。

2 原支護(hù)工藝及問題分析

2.1 原支護(hù)工藝

初步設(shè)計(jì)中，28301工作面過F9斷層時對破碎頂板施工單錨桿進(jìn)行維護(hù)，工作面割煤后及時對端面空頂處施工單錨桿，錨桿間距為1.0m，錨桿采用長度為2.0m左旋無縱筋螺紋鋼錨桿，錨桿下方安裝長度為0.45m小鋼帶，鋼帶與工作面平行布置。頂板錨桿支護(hù)施工完后及時帶壓擦頂移架。

2.2 存在問題分析

（1）28301工作面過斷層帶期間，工作面煤壁在構(gòu)造應(yīng)力、采動壓力以及超前支撐壓力的影響下極易出現(xiàn)大面積片幫現(xiàn)象，造成工作面割煤、移架后端面空頂距大于1.0m，此時空頂處頂板在外力的作用下更加破碎，隨著深部巖層斷裂，形成集中泄壓區(qū)，頂板巖層破碎深度可達(dá)3.0m，而初步設(shè)計(jì)頂板采用長度為2.0m錨桿進(jìn)行支護(hù)，錨桿錨固端處于破碎巖石層內(nèi)，錨固效果差，錨桿出現(xiàn)失效現(xiàn)象。

（2）單一的錨桿支護(hù)對整體巖層支護(hù)效果相對明顯，而對于破碎巖石層支護(hù)效果差；工作面每隔1.0m施工一根錨桿，工序繁瑣，作業(yè)人員在無支護(hù)保護(hù)下施工，安全隱患大。

（3）在端面空頂處頂板施工支護(hù)后，隨著工作面推移，工作面頂板始終處于破碎狀態(tài)，頂板壓力會向工作面煤壁上方移動，采用單一的錨桿支護(hù)無法對工作面前方頂板壓力進(jìn)行超前控制。

3 聯(lián)合支護(hù)技術(shù)在斷層破碎帶中應(yīng)用

3.1 撞楔超前支護(hù)

28301工作面撞楔超前支護(hù)，在工作面頂板與煤壁處施工一排超前支護(hù)鉆孔，在鉆孔內(nèi)安裝超長支護(hù)材料并用錨桿錨固，工作面割煤后支架頂梁帶壓頂住超前支護(hù)材料進(jìn)行移架，從而達(dá)到對工作面前方頂板超前支護(hù)的目的。

（1）超前支護(hù)鉆孔采用Y28型鉆機(jī)施工，鉆孔直徑為32mm，鉆孔深度為3.0m，鉆孔間距為1.5m，鉆孔施工在工作面頂板位置且垂直煤壁布置。

（2）鉆孔施工完后，在鉆孔內(nèi)依次填裝錨固劑及超長支護(hù)錨桿，支護(hù)錨桿采用長度為3.5m，直徑為25mm的螺紋鋼錨桿，每根錨桿配套三支錨固劑（一支MSK23/35型，兩支MSKC23/60型）。采用手持式鉆機(jī)對每一根加長錨桿進(jìn)行錨固。

（3）撞楔超前支護(hù)施工完后，繼續(xù)采煤機(jī)割煤，割煤深度為0.5m，割煤后液壓支架帶壓擦頂進(jìn)行移架；當(dāng)工作面割煤2m后施工第二排撞楔超前支護(hù)，相鄰兩排撞楔超前支護(hù)交錯布置。如圖1所示。

3.2 錨索棚梁支護(hù)

錨索梁棚支護(hù)主要利用加長錨索及鋼梁相互配合，對破碎頂板進(jìn)行維護(hù)，從而得到降低破碎頂板局部冒頂，提高破碎巖體穩(wěn)定性目的。

（1）28301工作面每架錨索梁棚主要由一根長度為2.5m工字鋼梁和兩根長度為8.3m，直徑為21.6mm加長錨索組成，如圖1所示。

（2）首先在工作面破碎頂板處施工錨索鉆孔，鉆孔深度為8.0m，鉆孔施工完后在孔內(nèi)分別填裝錨固劑并對錨索進(jìn)行錨固，錨索外露長度控制在0.5m。同一根鋼梁兩根錨索間距為1.8m。

（3）錨索錨固后在其下方安裝工字鋼梁，鋼梁平行工作面布置，相鄰兩根鋼梁間距為1.0m。

（4）第一排錨索棚梁施工完后繼續(xù)割煤，割煤長度達(dá)1.0m后施工第二排錨索棚梁，第二排錨索棚梁與第一排施工工藝相同，間距為1.0m，且錯位式布置，如圖1所示，依次類推直至整個工作面過斷層破碎帶。

圖1 28301工作面斷層破碎區(qū)域聯(lián)合支護(hù)施工平面圖

4 應(yīng)用效果

馬蘭礦對綜采工作面過斷層破碎帶時傳統(tǒng)錨桿支護(hù)存在的不足進(jìn)行合理分析，提出了“撞楔超前支護(hù)+錨索梁棚”的聯(lián)合支護(hù)方案。實(shí)踐證明，28301工作面過斷層破碎帶期間采用聯(lián)合支護(hù)技術(shù)后，頂板未出現(xiàn)局部冒頂及垮落事故，提高了工作面回采效率，保證了工作面回采安全，取得了顯著成效。