控頂區(qū)破碎頂板支護(hù)技術(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

梁國龍

（汾河焦煤公司回坡底礦調(diào)度室，山西 汾河 041600）

1 工程概況

回坡底礦2351工作面位于二采區(qū)西翼，標(biāo)高-390m，主要開采2#煤層，，平均厚度11.3m，傾角8°～12°，該煤層含矸3～7層，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。

圖1 2351工作面位置示意圖

2351工作面在推進(jìn)過程中，回采巷道出現(xiàn)了強(qiáng)烈的礦壓顯現(xiàn)，巷道圍巖產(chǎn)生了劇烈的變形破壞，必須對回采巷道控頂區(qū)頂板支護(hù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

2 工作面鋪網(wǎng)施工技術(shù)

為了加強(qiáng)對2351工作面回采巷道頂板的支護(hù)，將施工工藝調(diào)整為：準(zhǔn)備物料工具→聯(lián)網(wǎng)→收網(wǎng)→割煤→鋪網(wǎng)→移架→推移刮板輸送機(jī)→下一工序，為保證施工安全和質(zhì)量，制定了詳細(xì)的鋪網(wǎng)施工方法和施工安全技術(shù)措施。

2.1 鋪網(wǎng)施工方法

鋪網(wǎng)材料：規(guī)格為50mm ×50mm×1500mm的木桿150根，14號鐵絲100kg，規(guī)格為20000mm× 900mm的塑料網(wǎng)60張，規(guī)格為10000mm ×900mm的塑料網(wǎng)30張，Ф18mm ×1800mm等強(qiáng)度螺紋鋼式樹脂錨桿120條，規(guī)格為4200mm×60mm×3.8mm的鋼帶24條，錨牌和錨帽各120個，MSCK2350型樹脂錨固劑240支。打眼機(jī)具為MQT-120/J3型錨桿機(jī)、Ф27mm鉆頭、1.2m鉆釬。鋪網(wǎng)材料和打眼機(jī)具應(yīng)提前運(yùn)到指定地點(diǎn)分類碼放好。割煤要求工作面必須沿煤層底板推采，刮板輸送機(jī)應(yīng)與工作面兩平巷的頂板和底板平直，支架齊直，頂梁接頂嚴(yán)密，不得出現(xiàn)臺階。工作面頂板穩(wěn)定時(shí)，鋪網(wǎng)采用規(guī)格20000mm×900mm的塑料網(wǎng)；當(dāng)面前頂板破碎時(shí)，鋪網(wǎng)采用規(guī)格10000mm×900mm的塑料網(wǎng)。

采煤機(jī)截深和推移刮板輸送機(jī)步距控制在0.6m，當(dāng)頂板完整、穩(wěn)定時(shí)，一次割煤距離為15節(jié)中部槽，當(dāng)頂板較破碎時(shí)，一次割煤距離為5節(jié)中部槽，然后停機(jī)進(jìn)行鋪網(wǎng)。鋪第一批網(wǎng)時(shí)，需要沿工作面傾向打設(shè)一排錨桿，起固定塑料網(wǎng)作用，錨桿間距為800mm。打錨桿前，首先將1～2個支架護(hù)幫收回，作業(yè)人員在相鄰支架有效保護(hù)下，用長柄工具處理掉面前頂幫懸矸、危巖，及時(shí)升起支架護(hù)幫板，在能夠露出鋼帶眼的位置打設(shè)錨桿支護(hù)，支護(hù)好以后收回護(hù)幫板再打設(shè)其他錨桿，把第一批網(wǎng)固定到頂板上。鋪網(wǎng)時(shí)網(wǎng)與網(wǎng)之間搭接寬度不得小于0.3m，并且用14號鐵絲綁扎在一起，不準(zhǔn)連接在塑料網(wǎng)的邊扣上，網(wǎng)扣間距為0.2m，網(wǎng)扣必須擰夠三圈以上。鋪下一批網(wǎng)時(shí)，塑料網(wǎng)要鋪在前一批塑料網(wǎng)上面，網(wǎng)與網(wǎng)之間的搭接寬度不小于0.3m，并且用14號鐵絲綁扎在一起，不準(zhǔn)連接在塑料網(wǎng)的邊扣上，網(wǎng)扣間距為0.2m，網(wǎng)扣必須擰夠三圈以上。在頂板穩(wěn)定時(shí)鋪網(wǎng)施工工藝為割煤→掛網(wǎng)→移架→推移刮板輸送機(jī)；當(dāng)頂板破碎時(shí)其施工工藝為掛網(wǎng)→移架→割煤→推移刮板輸送機(jī)→掛網(wǎng)→移架。在鋪網(wǎng)時(shí)，為避免支架搓壞塑料網(wǎng)，必須在塑料網(wǎng)與支架之間墊入規(guī)格為50mm ×50mm×1500mm的木桿后再升起支架。木桿要平行于工作面放置，每割一刀在支架與塑料網(wǎng)之間放置一塊木桿。鋪網(wǎng)時(shí)兩巷道內(nèi)的網(wǎng)與原來的金屬網(wǎng)的連接長度不應(yīng)小于300mm，并應(yīng)重新打錨桿將其固定在頂板上。頂板比較完整地段采用高強(qiáng)塑料網(wǎng)支護(hù)，頂板破碎地段采用金屬菱形網(wǎng)支護(hù)。

2.2 安全技術(shù)措施

所有作業(yè)人員必須認(rèn)真學(xué)習(xí)本措施，嚴(yán)禁違章作業(yè)。鋪網(wǎng)期間，每一項(xiàng)工作都必須有專人負(fù)責(zé)監(jiān)督安全，自覺搞好自主保安和相互保安，保證安全。在鋪網(wǎng)過程中，必須由班組長親自指揮，并有專人負(fù)責(zé)照明監(jiān)護(hù)安全。進(jìn)入面前作業(yè)時(shí)，采用長度不小于2m的長柄工具摘除面前頂、幫活石和浮煤。在工作現(xiàn)場10m范圍內(nèi)，必須由班組長統(tǒng)一指揮操作支架。在掛網(wǎng)時(shí)，所有人員必須在有效的支護(hù)條件下進(jìn)行作業(yè)，相互照應(yīng)好，動作協(xié)調(diào)一致。鋪網(wǎng)時(shí)，必須操作好閉鎖操縱手把裝置，避免因誤操作發(fā)生事故。在放置木桿時(shí)，必須由專人統(tǒng)一指揮。必須在移架前放置木桿。凡是進(jìn)入機(jī)道工作的人員，必須在采煤機(jī)和輸送機(jī)停機(jī)閉鎖的前提條件下工作，并且要有專人負(fù)責(zé)照明監(jiān)護(hù)安全，嚴(yán)禁在設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)進(jìn)行鋪網(wǎng)作業(yè)。當(dāng)頂板破碎有漏矸現(xiàn)象時(shí)一定要先停止輸送機(jī)，調(diào)節(jié)支架平衡液壓缸，將支架頂梁上浮矸放凈，然后用板批、枕木等插在支架的架檔防漏矸，開啟輸送機(jī)拉出下漏的矸石。只有在確定安全后才可以繼續(xù)鋪網(wǎng)工作。掛網(wǎng)期間，支架頂梁前端的頂網(wǎng)要留有足夠的余量，嚴(yán)禁支架頂梁前端超過頂網(wǎng)。

當(dāng)發(fā)現(xiàn)頂幫破碎時(shí)，及時(shí)采取延長超前支護(hù)、增加支護(hù)密度等措施，加強(qiáng)頂板控制。打眼前，對潤滑、活接頭連接、風(fēng)水管路進(jìn)行重新檢修，保障其暢通、不跑風(fēng)。對風(fēng)鉆油壺進(jìn)行空轉(zhuǎn)檢查，合格后再用于打眼作業(yè)。打眼前，清洗打眼機(jī)具的風(fēng)水管路，將錨桿機(jī)灌滿機(jī)油，檢查并排除錨桿機(jī)進(jìn)風(fēng)水的堵塞物，再將風(fēng)水膠管用帶絲活接頭、正規(guī)U型卡子與錨桿機(jī)連接牢固。

錨桿施工注意事項(xiàng)：（1）當(dāng)煤巖面不平整時(shí)，必須刷平煤巖面以保證錨桿托盤緊貼煤巖面；（2）錨桿安裝完畢外露超長時(shí)，必須在錨桿托盤后加木托盤以保證錨桿托盤緊貼煤巖面，錨桿托盤后嚴(yán)禁使用兩個及兩個以上的托盤，否則必須重新補(bǔ)打錨桿。樹脂藥卷安裝要求：藥卷的數(shù)量和長度必須符合規(guī)定，保證藥卷總長度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。每根錨桿使用兩支錨固劑固定。

使用錨桿機(jī)打眼時(shí)，錨桿機(jī)的位置要根據(jù)眼的角度調(diào)好，操作時(shí)按照先開水門再開風(fēng)門的方式進(jìn)行開機(jī)操作。錨桿機(jī)開機(jī)操作前及操作過程中左側(cè)不準(zhǔn)站人，鉆工必須雙手握住錨桿機(jī)操作手柄并站在完好支護(hù)下面，開眼位時(shí)，應(yīng)扶穩(wěn)鉆機(jī)，保持鉆機(jī)與釬子平直不傾斜，并應(yīng)使馬達(dá)和鉆腿調(diào)節(jié)閥達(dá)到合理匹配逐漸增大鉆進(jìn)速度，防止鉆進(jìn)過急造成卡鉆、斷釬等事故，傷及人員；鉆進(jìn)中要關(guān)注鉆腿的牢固情況，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)處理。打眼時(shí)工作人員必須穿戴合格，嚴(yán)格按錨桿支護(hù)工藝要求打眼，當(dāng)鉆進(jìn)煤巖體后，立即撤到錨桿機(jī)右后側(cè)，保障安全。

3 控頂區(qū)頂板加強(qiáng)支護(hù)技術(shù)

回坡底礦2351工作面回采巷道推進(jìn)到380m處，工作面從20號支架到44號支架段偽頂易垮落，垮落厚度為200～500mm，需要在該段以打設(shè)錨桿壓鋼帶的方式加強(qiáng)頂板控制。

3.1 施工方法

巷道正常割煤移架后對20號支架到44號支架段進(jìn)行打設(shè)錨桿，鋼帶平行工作面煤壁并貼著支架前梁布置。在打設(shè)錨桿處上下三個支架范圍內(nèi)沿煤壁打設(shè)貼幫柱，防止煤壁片幫。采用18mm等強(qiáng)螺紋鋼式樹脂錨桿，長度為1500mm，間排距為800mm×1000mm。

3.2 安全技術(shù)措施

進(jìn)入施工地點(diǎn)后，嚴(yán)格執(zhí)行“敲幫問頂”制度。在安監(jiān)員的監(jiān)控下使用長度不小于2m的長柄工具“敲幫問頂”。打設(shè)錨桿處上下三個支架必須支設(shè)貼幫柱，防止煤壁片幫。支回貼幫柱時(shí)嚴(yán)格執(zhí)行“先支后回”制度。打設(shè)錨桿結(jié)束后，必須由跟班隊(duì)長或班長經(jīng)過安全確認(rèn)后，方可對采煤機(jī)和刮板輸送機(jī)進(jìn)行送電。打眼前的準(zhǔn)備工作與鋪網(wǎng)施工的打眼保持一致，錨桿機(jī)鉆工在錨桿機(jī)的右側(cè)作業(yè)，清空左側(cè)人員。錨桿機(jī)更換鉆桿，需要關(guān)閉供風(fēng)開關(guān)降低風(fēng)量在最小時(shí)，再關(guān)閉升降開關(guān)讓其回落到最低位置后，方可更換鉆桿。

4 優(yōu)化方案的效果分析

對回坡底礦2351工作面回采巷道控頂區(qū)頂板支護(hù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)并施工后，對回采巷道圍巖的變形進(jìn)行了監(jiān)測，對數(shù)據(jù)進(jìn)行整理后繪制了位移曲線如圖2所示。

從圖2中可知，優(yōu)化支護(hù)方案后巷道圍巖變形量比較小，頂板下沉最大量為140mm，兩幫位移量穩(wěn)定后在95mm。這說明該支護(hù)方案能有效地控制圍巖變形量，保障煤礦開采的安全。

5 結(jié)語

本文對回坡底礦2351工作面回采巷道控頂區(qū)破碎頂板支護(hù)技術(shù)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，制定了安全技術(shù)措施。巷道圍巖的監(jiān)測結(jié)果表明，圍巖變形量比較小，該支護(hù)方案能有效地控制圍巖變形量。該優(yōu)化支護(hù)方案是合理有效的。

圖2 巷道圍巖位移曲線示意圖