綜采工作面過空巷冒頂壓架處理技術(shù)措施

薛龍志

（山西煤炭運(yùn)銷集團(tuán)龍峰煤業(yè)有限公司，山西 呂梁 033000）

綜采工作面頂板安全是工作面高效生產(chǎn)的關(guān)鍵因素。我國煤礦地質(zhì)條件復(fù)雜，加之近年資源整合礦井逐步投產(chǎn)，大量復(fù)采工作面在開采過程中需通過廢棄的空巷和采空區(qū)，給工作面的頂板管理造成很大困難。解決綜采工作面回采過程中出現(xiàn)的冒頂、支架壓死等問題已成為安全生產(chǎn)的重要課題，眾多專家學(xué)者也對不同地質(zhì)類型下的壓架原因、機(jī)理和處理措施進(jìn)行了研究［1-6］。本文結(jié)合錦瑞煤業(yè)8306工作面冒頂壓架情況進(jìn)行了具體分析。

1 工作面概況

錦瑞煤業(yè)8306工作面傾向長139 m，走向長351 m，位于二采區(qū)機(jī)軌合一巷南側(cè)，南至礦井南部邊界，西為8308工作面（未形成），東部為8304工作面。開采8號煤層，平均厚3 m，厚度變化不大，煤層傾角-5°，平均埋深200 m。直接頂和老頂均為石灰?guī)r，厚度分別為1.4～3.88 m和5.0～10.0 m，直接底為砂質(zhì)泥巖，厚度為10.55～13.76 m。工作面地質(zhì)構(gòu)造簡單，為低瓦斯礦井，屬自燃煤層，煤塵具有爆炸性。工作面采用ZY3800/17/35型支撐掩護(hù)式支架支護(hù)，自然垮落法管理頂板，平均采高為3.0 m，循環(huán)進(jìn)度為0.6 m。8306綜采工作面是被水淹工作面（2010年9月19日至2018年4月），于2018年10月15日恢復(fù)生產(chǎn)。礦井已在8306原切眼后20 m新掘一條寬度為4.5 m新切眼，原計劃在新切眼重新安裝設(shè)備進(jìn)行回采，后經(jīng)礦井生產(chǎn)技術(shù)研究決定，采用原有設(shè)備跨過新切眼進(jìn)行回采。工作面布置見圖1。

圖1 8306工作面布置

2 工作面冒頂壓架情況及原因

2.1 過空巷期間頂板冒落壓架情況

8306工作面新掘切眼距原切眼20 m，與原切眼平行，為有利于控制頂板，減小工作面空頂范圍，采用調(diào)斜工作面，斜過切眼的方法，機(jī)頭先過，機(jī)尾后過，機(jī)頭和機(jī)尾相差12 m。

在工作面通過空巷的過程中，每班安排驗(yàn)收員觀測頂板，可知：①在工作面過空巷的全過程中，工作面機(jī)頭和機(jī)尾兩側(cè)頂板完整、較為穩(wěn)定；②在工作面機(jī)頭距新切眼2 m，機(jī)尾距新切眼10 m時，工作面中部26～60架頂板有離層，頂板來壓導(dǎo)致部分支機(jī)壓死無行程；③機(jī)頭推至新切眼煤幫，采煤機(jī)停至機(jī)頭，工作面中部25～60架頂板局部離層約1.8 m左右，離層上覆頂板巖石完整，壓力已相對穩(wěn)定；④機(jī)頭推至新切眼煤幫，機(jī)尾距新切眼還有4 m，工作面中部25～80架頂板垮落，最高處達(dá)到9 m，致使機(jī)道不通，采煤機(jī)無法運(yùn)行。

2.2 壓架原因分析

（1）8306工作面為水淹工作面，時間長達(dá)8年，現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，工作面原有支架存在漏液、斷液壓管，操作閥串液、操作不靈敏、平衡油罐折斷，支架前立柱普遍存在跑液、串液、漏液現(xiàn)象，支架初撐力不夠等問題。工作面回采前已對工作面設(shè)備進(jìn)行檢修，但是由于支架被水浸泡時間很長，支護(hù)性能已不能達(dá)到支架設(shè)計參數(shù)。

（2）由于工作面長期沒有開采，加之部分支架支柱漏液，對頂板支承能力不足，上覆裂隙帶巖層回轉(zhuǎn)作用在支架上方，支架受到的頂板壓力很大，且工作面前方破碎區(qū)不斷增大，頂板出現(xiàn)大范圍破碎現(xiàn)象。

（3）根據(jù)礦井鄰近工作面礦壓觀測可知，頂板周期來壓距離最小8 m，最大在20 m；工作面回采后，在機(jī)頭距新切眼2 m，機(jī)尾距新切眼10 m時，工作面正好處于周期來壓期間，導(dǎo)致礦壓顯現(xiàn)強(qiáng)烈，出現(xiàn)片幫、冒頂和壓架現(xiàn)象。

3 冒頂壓架處理技術(shù)措施

根據(jù)8306工作面過空巷期間出現(xiàn)的頂板及支架問題，需采取相對應(yīng)的技術(shù)措施。

3.1 冒頂處理

在工作面頂板冒落超高區(qū)，液壓支架無法有效接頂，但是前方煤壁及頂板較為穩(wěn)定時，可直接在支架上方架設(shè)木垛接頂，使支架能夠有效支撐頂板，在進(jìn)行架設(shè)木垛時必須安排專人觀察頂板。對于前方煤壁及頂板完整性差、不穩(wěn)定時，必須先在工作面前方煤壁及頂板施工注漿鉆孔，注入馬麗散加固煤壁和頂板；在進(jìn)行注漿時，為防止該區(qū)域破碎煤巖體掉落傷人，應(yīng)先在需注漿區(qū)外約2 m處的煤壁及頂板穩(wěn)定區(qū)進(jìn)行注漿，之后再進(jìn)入注漿區(qū)進(jìn)行注漿。

3.2 壓架處理

對于工作面中部頂板冒落，出現(xiàn)矸石壓架、刮板輸送機(jī)不能推移、采煤機(jī)不能工作的現(xiàn)象，需對工作面矸石進(jìn)行清理，并放炮起底推溜，和拉移支架。

（1）臨時支護(hù)

在清理機(jī)道之前，需采用單體液壓支柱配合圓木進(jìn)行臨時支護(hù)，木料一頭架在支架頂梁上，一頭支在煤幫石頭上，并用木料填實(shí)冒空處的方法來維護(hù)頂板，嚴(yán)禁未采取臨時支護(hù)進(jìn)入機(jī)道清理矸石。

（2）清理機(jī)道

從機(jī)頭第25架往機(jī)尾、機(jī)尾第80架往機(jī)頭，兩頭同時往中間清理，清理機(jī)道寬度為1 m。清理石頭時采用打眼放炮松動巖石，采用多打眼放小炮的方法，工作面嚴(yán)禁放明炮；人工往刮板輸送機(jī)上出矸石，嚴(yán)禁大塊巖石拉出工作面；矸石拉出后整齊碼放于機(jī)頭采空區(qū)側(cè)和巷道下幫。

（3）放炮起底

起底時采用打眼放炮松動底板巖石，采用多打眼放小炮的方法，工作面嚴(yán)禁放明炮；起底炮眼深度為1 m，每個眼裝藥量為300 g，封炮泥長度不得小于0.5 m，臥底深度0.6 m；采用人工往工作面溜子上出矸，使工作面的支架頂梁與底板保持2.0 m左右高度，從而使工作面刮板輸送機(jī)可以正常推移，采煤機(jī)可以正常工作。

（4）拉移支架

起底工作結(jié)束后，選用兩根DW25-300/100X或DW15-300/100X單體支柱支設(shè)在支架的頂梁上并保證單體與支架頂梁成一定的夾角，從而使得單體支柱對支架有向前移動的力，單體支柱打好后，停止供液，在拉移支架時單體支柱采用遠(yuǎn)距離供液，支架工必須在支架內(nèi)進(jìn)行操作，支架拉出后支架工應(yīng)迅速將支架升起接實(shí)頂板。支架處理完后應(yīng)將工作面分段進(jìn)行推進(jìn)，只有當(dāng)工作面支架的行程大于400 mm時，再進(jìn)行下一段的推進(jìn)，保證拉出的支架不被再次壓死。

3.3 預(yù)防壓架技術(shù)措施

預(yù)防壓架技術(shù)措施如下：①加強(qiáng)工作面液壓支架的檢修力度，充分保證液壓支架的支護(hù)性能；②控制割煤深度，嚴(yán)格控制工作面空頂距，拉架后保證足夠的支架初撐力；③加強(qiáng)工作面礦壓觀測，在周期來壓之前做好充足準(zhǔn)備，在煤壁片幫區(qū)提前注馬麗散，防止周期來壓時煤壁片幫加大，出現(xiàn)頂板冒落現(xiàn)象。

4 處理效果分析

8306工作面在過新切眼后期采用注馬麗散和架木垛的技術(shù)措施后，片幫冒頂區(qū)的煤壁和頂板得到有效控制；通過清理機(jī)道、放炮起底后，壓死的液壓支架能夠成功拉出；支架扶正處理后正?；夭蓵r，通過加強(qiáng)支架檢修力度、控制空頂距、支架初撐力以及加強(qiáng)礦壓觀測，及時對煤壁片幫區(qū)進(jìn)行注漿加固，工作面未再次出現(xiàn)壓架現(xiàn)象。

5 結(jié)語

通過分析錦瑞煤業(yè)8306工作面冒頂壓架情況及原因，采用注馬麗散和架木垛以及清理機(jī)道、放炮起底等技術(shù)措施后，工作面冒頂區(qū)頂板得到有效控制，壓死的支架順利拉出；提出了工作面預(yù)防支架壓架的技術(shù)措施，為以后處理類似事故和工作面預(yù)防壓架提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。