48705綜采工作面頂板管理與超前支護技術研究

梁鐵光

（山西西山煤電股份有限公司西銘礦安監(jiān)處，山西 太原 030052）

1 概況

西銘礦位于山西省太原市萬柏林區(qū)西銘鄉(xiāng)，為高瓦斯礦井，礦井設計生產能力為3.60Mt/a。48705綜采工作面位于北七采區(qū)左翼，東為48703掘進工作面，南為北七左翼回風巷，西為48707工作面采空區(qū)。該面上覆3#煤與8#煤層間距62m左右。該工作面頂板自上而下分別為石灰?guī)r、頁巖，并且層理、裂隙明顯發(fā)育，破碎易冒落，因此頂板管理難度較大。該工作面主要技術參數(shù)如表1所示，煤層頂?shù)装逄卣魅绫?所示。

2 頂板管理與支護方法

2.1 48705綜采工作面頂板管理

工作面采用全部垮落法管理頂板，移架后頂板自行垮落[1]。工作面支護采用ZY8000/25/50型掩護式液壓支架118臺，ZYG8000/20/42型掩護式過渡液壓支架2臺，ZYT8000/20/42型掩護式端頭液壓支架7臺，共計127臺液壓支架支護頂板。48705綜采工作面頂板支護布置示意圖如圖1所示。

表1 工作面主要技術參數(shù)

2.2 特殊條件下的頂板管理

過斷層時，頂板上升盤留頂三角煤，底板下降盤留底三角煤，使工作面頂?shù)装迤骄忂^渡，不得出現(xiàn)0.2m以上的臺階，否則必須在空頂?shù)闹Ъ苌嫌脠A木或破板構頂，然后升緊支架，接頂要嚴實。工作面過落差不大于1.2m的斷層或巖石普氏系數(shù)?≤4時，可用采煤機直接切割巖石，但須放慢牽引速度，且工作面頂、底板必須平緩過渡。工作面初采初放、收尾、過落差大于1.2m的斷層或巖石普氏系數(shù)?＞4需進行放炮時，必須制定相應的安全專項措施[2]。

表2 煤層頂?shù)装逄卣鞅?/p>

圖1 48705綜采工作面頂板支護示意圖

2.3 過托夾石時的頂板管理

初采初放期間跟石灰?guī)r頂板回采，嚴禁托夾石回采，采高控制在2.95m以內。大頂下來后將18#架到112#架之間的溜子下放，隨工作面前移，逐刀調整采高，支架前探梁往下鉆直至見底板，支架完全鉆入夾石下面，采高控制在2.26m之間。

工作面回采期間，4#架～18#架、112#架～126#架為過渡段，這些架要逐漸將夾石挑起，割成平緩過渡段，嚴禁出現(xiàn)臺階，且要加強兩過渡段的頂板管理，支架工移架時帶壓移架防止夾石垮落。工作面過構造或夾石頂破碎時，及時停機停溜，組織專人追機護頂，鋪網(wǎng)上圓木、破板維護。將夾石頂破碎段的頂網(wǎng)鋪好，破板上齊，金屬網(wǎng)搭接200mm，聯(lián)網(wǎng)距200mm，聯(lián)網(wǎng)鉤必須擰夠2圈半以上，每兩個架上一塊破板，頭對頭上好，聯(lián)好網(wǎng)后，先用其中的一個支架把網(wǎng)和破板挑起，而后拉過相鄰支架，交替作業(yè)，使支架移出。鋪第一刀網(wǎng)時，網(wǎng)與破板必須用鐵絲擰緊固定，一個循環(huán)最多4組支架[3]。

2.4 兩巷的回收方法

2.4.1 兩巷的回收范圍

兩巷靠工作面幫的錨桿（片）全部予以回收，煤柱幫只回收幫錨片；頂錨片全部予以回收；如遇頂板破碎或斷層等地質構造不能按規(guī)定回收時不予回收。兩巷的壓風管、供水管、排水管、單軌吊等回收率100%。

回收幫錨片煤柱幫超前切頂線1.6 m進行，煤體幫超前煤壁1.6m進行?；厥枕斿^片超前兩巷超前支架前一個循環(huán)0.8m。回收頂板離層儀于超前支架處，將頂板離層儀的電子部分進行回收。

2.4.2 兩巷的回收方法

（1）回收時必須先仔細觀察頂、幫情況，在頂、幫完好或支護可靠的情況下進行回收。如頂板破碎或片幫嚴重時，要先加套木棚或煤幫加打點柱進行維護后再回收。

（2）頂、幫錨片回收時，采用12寸或氣動扳手先將螺絲松開，然后把托片取掉；采煤機割通機頭、機尾時專人觀察情況，當割出錨桿時，停止工作面輸送機和采煤機后揀出錨桿，最后將回收物品分類碼放在控制臺以外50m處寬敞地點[4]。

3 超前支護方法

3.1 兩巷超前支護方法

兩巷超前均采用YPC40000/25/45型超前支架4組支護，超前支架支護循環(huán)步距均為0.8m，頂梁長度為3.6m，每組超前支架間的推移千斤長度為2.1m，全部伸出時2.9m。兩巷超前支護距離為20.7m。

移架前必須提前發(fā)出警示信號，非作業(yè)人員不允許在被移支架周圍停留，或者從旁通過，選擇合適的工具和正確的拉架方式。如果兩巷道的頂板出現(xiàn)破碎、片幫現(xiàn)象時必須進行超前支護，采用擦頂?shù)姆绞竭M行移架。移架的常規(guī)操作流程為：推移前置支架，移第一架中置支架，移第二架中置支架，移后置支架。移架時應同時操作確保一組支架同步移出[5]。

降柱使支架頂梁稍微脫離頂板，使支架的立柱稍微下降，降柱后及時操作推移手柄完成移架工作。支架推移到位后，每架支架的立柱必須對齊，保持在一條直線上立即停止移架，在支架處于正常狀態(tài)下，扳動升架手柄使支架上升，達到規(guī)定初撐力[6]。兩巷超前支護斷面示意圖如圖2、圖3所示。

3.2 端頭超前支護方法

端頭超前支護是通過在現(xiàn)有端頭液壓支架支護的基礎上，加打戴帽單體點柱的形式對工作面機頭、機尾進行提前加固支護，從而有效預防工作面端頭頂板出現(xiàn)片幫、垮落事故。鐵柱帽使用長度為550mm的“π”型鋼梁，柱距1m，排距0.8m，端頭架與超前架之間距離不得大于0.5m。

圖2 48705皮巷超前支護斷面示意圖

圖3 48705軌道巷超前支護斷面示意圖

落山側采用雙排密集切頂，柱距0.5m，排距0.8m，在落山懸頂大于2×5m2時，采用沿切頂線增打戧棚，戧棚采用一梁兩柱式，棚梁采用直徑大于20cm的紅松圓木，單體支柱做棚腿[7]。

工作面底板比壓計算：

式中：

P-單體支柱在額定壓力時，對底板的壓強；

R0-單體支柱的額定壓力，250kN；

r-單體支柱底座半徑，m。

由于該工作面兩巷留底煤掘進，煤底普氏系數(shù)為1.5，即底板所能承受的壓強為：P0=15MPa。

因為P＞P0，工作面單體液壓支柱會出現(xiàn)鉆底現(xiàn)象，因此，支設單體支柱時必須“穿鞋”支設，鐵鞋規(guī)格：（400×400）mm。

4 支護監(jiān)測

工作面選用YHY60礦用本安壓力計，監(jiān)測液壓支架立柱的壓力數(shù)據(jù)。工作面兩巷使用KJ232（a）-F2-GCY500離層監(jiān)測儀，離層監(jiān)測儀能同時監(jiān)測該點的深部離層量和淺部離層量。

巷道每50m安設一套頂板離層儀進行礦壓觀測。工作面在回采期間，對兩巷安設的頂板離層儀、巷道位移等測點，每兩天（50m范圍內）以及每周（50m范圍外）由驗收員認真觀察，對觀測數(shù)據(jù)做好記錄。如有網(wǎng)兜、兩巷片幫、頂板冒落等現(xiàn)象，要立即通知生產科，隊組及時采取措施。并定期將記錄表報送礦生產科，生產科對礦壓觀測數(shù)據(jù)及時分析處理，掌握頂板離層、圍巖變形隨工作面回采期間推進的變化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)異常及時向相關領導匯報并采取安全技術措施。兩巷巷道口至工作面兩巷超前支護以外的巷道頂板、兩幫的變化情況，由驗收員對兩巷頂板離層儀進行觀測并記錄。

5 結論

（1）該礦采用全部垮落法管理頂板，移架后頂板自行垮落，同時必須重視特殊條件下的頂板管理，必要時須制定安全專項措施。

（2）在兩巷回收過程中，必須先仔細觀察頂、幫情況，如頂板破碎或片幫嚴重時，要先加套木棚或煤幫加打點柱進行維護后再回收。

（3）由于48705綜采工作面兩巷留底煤掘進，底板所能承受的壓強為15MPa，該壓強小于工作面單體液壓支柱的額定壓力，為防止出現(xiàn)鉆底現(xiàn)象，支設單體支柱時必須“穿鞋”支設。

（4）工作面在回采期間，必須對兩巷安設的頂板支護壓力進行檢測，如果發(fā)現(xiàn)網(wǎng)兜、兩巷片幫、頂板冒落等問題要及時反饋隊組，同時采取相應的措施進行處理。