某礦特殊地質(zhì)條件下大采高綜采放頂煤工作面頂板控制工藝研究

張 翼

(山西煤炭建設(shè)監(jiān)理咨詢有限公司， 山西 太原 030002)

1 前言

某礦某工作面所采煤層為9#煤層，9#煤層賦存于太原組中下部，上距5#煤層40.90～56.15m，平均距離50.63m。9#煤層賦存穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，含一至二層夾矸，平均煤厚為11.8m，該工作面采用綜采放頂煤走向長(zhǎng)壁采煤法，煤層傾角為12°～36°，平均24°，為緩傾斜煤層。工作面基本頂為細(xì)粒砂巖，厚度6～9m，直接頂為泥質(zhì)灰?guī)r，厚度5～7m，屬于中等易垮落頂板。該工作面機(jī)采高度為3.2m，割煤步距0.8m，放煤厚度8.6m，一采一放，采用單輪順序放煤方式，采放比1∶2.69。

該綜放工作面在掘進(jìn)過(guò)程中共揭露斷層9條，經(jīng)鉆探回采區(qū)域內(nèi)可能揭露兩條斷層，共計(jì)11條斷層，全部為正斷層，最大的斷層落差為30m，最小構(gòu)造的斷層落差為1m，工作面停采線以內(nèi)主要受11條斷層影響，其中F393、F396、F416、F409、F395、F隱1、F隱2七條斷層會(huì)對(duì)回采造成較大影響，F(xiàn)413斷層不在工作面圈定范圍內(nèi)且不導(dǎo)水。其余斷層由于揭露落差較小，對(duì)回采影響不大，但在回采期間可能會(huì)出現(xiàn)隱伏構(gòu)造對(duì)工作面回采造成一定影響。

根據(jù)鉆孔資料及鄰近工作面回采情況分析，工作面整體構(gòu)造比較簡(jiǎn)單，煤層傾角總體變化較小，但可能受隱伏構(gòu)造、埋深等其他因素造成工作面局部?jī)A角變化較大，頂?shù)装鍘r性變化較大。據(jù)分析，工作面無(wú)褶曲、沖刷、風(fēng)氧化帶等情況，但從相鄰工作面回采情況看，預(yù)計(jì)回采期間工作面局部可能會(huì)揭露小型陷落柱，對(duì)回采造成一定影響。

2 工作面頂板控制

本工作面采用ZF12000/22/35型低位放頂煤液壓支架，ZFG12000/24/35型過(guò)渡支架進(jìn)行頂板支護(hù)。支架頂梁長(zhǎng)度5.325m，端面距不超過(guò)400mm，移架、放煤步距0.8m，工作面最小控頂距5.725m，最大控頂距6.525m。

2.1 過(guò)斷層期間的頂板控制

本工作面共揭露9條斷層，其余斷層未揭露構(gòu)造，預(yù)計(jì)在回采中還將有小斷層出現(xiàn)。結(jié)合工作面實(shí)際情況,預(yù)計(jì)斷層處煤層節(jié)理發(fā)育，煤(巖)體破碎，極易造成工作面煤壁片幫和架前端面冒頂，因此必須加強(qiáng)過(guò)斷層期間的頂板控制。

(1)工作面斷層揭露高度在1.0m及1.0m以下時(shí)，采煤機(jī)司機(jī)掌握好采高，將采高控制在3～3.2m，以減少采煤機(jī)割巖量。

(2)根據(jù)過(guò)斷層技術(shù)要求，必須將斷層影響范圍內(nèi)的支架頂梁調(diào)整為同一水平，避免架間錯(cuò)差大、漏頂煤，擴(kuò)大漏冒頂范圍而影響頂板控制。

(3)斷層影響范圍內(nèi)不放頂煤，距斷層兩側(cè)各5個(gè)支架提前將后部輸送機(jī)拉回，避免放頂煤時(shí)增大頂板的下沉量，而影響端面頂板的控制。

(4)過(guò)斷層時(shí)，采煤機(jī)司機(jī)要采用低速通過(guò)，并及時(shí)調(diào)整層位，每刀調(diào)整50～80mm，并保證工作面坡度平緩過(guò)渡。

(5)頂板破碎時(shí)，采用帶壓擦頂移架方式，及時(shí)打出護(hù)幫板，確保頂、幫完好，支架移過(guò)后，要調(diào)整好支架平衡油缸，保證支架頂梁與頂板接實(shí)。

(6)過(guò)斷層期間采取追機(jī)拉架的支護(hù)方式，并及時(shí)打出護(hù)幫板護(hù)幫。片幫嚴(yán)重時(shí)，及時(shí)超前移架或支設(shè)貼幫柱。

(7)斷層處頂板不平時(shí)，必須采用道木、板梁等材料構(gòu)頂，確保支架接頂嚴(yán)實(shí)、有力。

2.2 過(guò)特殊地質(zhì)構(gòu)造帶期間的頂板控制

(1)端面距超規(guī)定時(shí)，應(yīng)超前移架，片幫深度大超前拉架后，端面距仍超規(guī)定時(shí)，在機(jī)道內(nèi)支設(shè)貼幫柱，防止端面冒頂[1]。

(2)正副巷超前支護(hù)過(guò)巷道超高構(gòu)假頂區(qū)域及破碎區(qū)域時(shí)，單體柱及超前架初撐力不低于5MPa。

(3)巷道應(yīng)力集中區(qū)域內(nèi)易出現(xiàn)頂錨索、錨桿壓斷崩出，必須采用8#鐵絲或菱形網(wǎng)與巷道頂網(wǎng)聯(lián)接，對(duì)頂錨索、錨桿進(jìn)行防崩出固定。

3 端頭及兩巷頂板控制

3.1 端頭及兩巷頂板控制方式

(1)上端頭采用一架ZF12000/22/35型中間架支護(hù)，初撐力24MPa。

(2)下端頭采用端頭架型號(hào)為ZFT25000/23/45支架進(jìn)行支護(hù)，支護(hù)最低高度2.3m，最高高度4.5m。頂梁長(zhǎng)度12.5m，寬度3.5m，初撐力24MPa。

(3)正巷超前巷：采用4組8架ZQL4500/22/43型超前架,支架寬度4.175m，中心距2.5m；支護(hù)總長(zhǎng)27m，初撐力24MPa。

(4)副巷超前巷：采用DW42- 250/110X型單體柱配合3.6mπ梁“一梁三柱”垂直巷道支設(shè)，排距0.8m，支護(hù)長(zhǎng)度30m，初撐力11.5MPa。

3.2 工作面上下端頭及兩巷補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)工藝

(1)工作面上端頭最后一架距煤柱幫空頂寬度超0.5m時(shí)，采用“一梁三柱”加強(qiáng)支護(hù)，π梁距煤柱幫懸頂間距每超500mm，增設(shè)一架π梁支護(hù)，π梁間距500mm，前移步距1 600mm，單體柱距梁端0.2m,π梁長(zhǎng)3.6m；單體柱必須懸掛防倒鏈、穿柱鞋。超前支護(hù)單體柱與支架間的區(qū)域與上端頭支護(hù)方式相同。若切巷變長(zhǎng)，在頂板條件較好時(shí)，對(duì)上端頭進(jìn)行加架。

(2)工作面下端頭1#過(guò)渡架與2#端頭架間隙寬度達(dá)0.5m時(shí)，采用“一梁三柱”維護(hù)空頂區(qū)域，間隙寬度超0.5m后，超寬區(qū)域支護(hù)與上端頭支護(hù)工藝相同，必須確保轉(zhuǎn)載過(guò)橋處安全出口暢通[2]。

3.3 生產(chǎn)過(guò)程中工作面上下端頭出現(xiàn)的情況

在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，受輸送機(jī)上竄下滑影響，工作面上下端頭及超前巷往往會(huì)出現(xiàn)以下三方面的問(wèn)題：

(1)輸送機(jī)上竄，支架向上移動(dòng)，下端頭空頂面積加大，端頭架距煤柱幫寬度超過(guò)800mm時(shí)，采用單體柱配合1mπ梁進(jìn)行支護(hù)，柱距1.5m。

(2)輸送機(jī)下滑，支架向下移動(dòng)，上端頭空頂面積加大，當(dāng)空頂寬度超過(guò)500mm時(shí)，需要進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)[3]。

(3)兩巷超前受采動(dòng)影響，會(huì)出現(xiàn)網(wǎng)包，生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)造成頂板漏煤、局部冒落等現(xiàn)象，需要進(jìn)行處理。

4 結(jié)語(yǔ)

本文介紹了工作面在過(guò)斷層期間、過(guò)特殊地質(zhì)構(gòu)造帶時(shí)等特殊地質(zhì)條件下的頂板控制工藝，同時(shí)介紹了端頭及兩巷頂板的控制方式及補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)工藝，為綜采放頂煤工作面的頂板控制提供了借鑒意義。