1307（上）工作面冒頂原因分析及處理

李軍會(huì)

（山西晉煤集團(tuán)沁水胡底煤業(yè)有限公司，山西 晉城 048214）

綜采工作面在回采過程中受采空區(qū)、地質(zhì)構(gòu)造、周期來壓等影響，工作面出現(xiàn)應(yīng)力集中破壞區(qū)，若應(yīng)力集中破壞區(qū)煤體松軟，頂板不穩(wěn)定，很容易出現(xiàn)煤壁片幫、頂板離層下沉現(xiàn)象，導(dǎo)致端面距加大，甚至發(fā)生端面冒頂事故。當(dāng)工作面頂板出現(xiàn)破碎、局部冒漏現(xiàn)象時(shí)，必須合理分析破碎、冒漏機(jī)理，采取合理有效的對(duì)策措施，保證工作面安全高效回采。

1 概述

山西晉煤集團(tuán)沁水胡底煤業(yè)有限公司1305（上）工作面位于井田3 號(hào)煤一盤區(qū)，工作面北部為五條開拓大巷，南為礦井邊界，西為回采結(jié)束的1303（上）工作面，東為正在掘進(jìn)的1307（上）工作面。

1305（上）工作面設(shè)計(jì)走向長(zhǎng)度為985m，傾向長(zhǎng)度為175m，工作面回采煤層為3#煤層，平均厚度為5.76m，采用綜采煤合放頂煤工藝，采煤高度為2.76m，放煤高度為3.0m。

2 工作面冒頂情況及原因分析

1305（上）工作面頂板冒漏主要發(fā)生在工作面機(jī)頭、中部區(qū)域。工作面回采至340m 處時(shí)出現(xiàn)第一次冒頂，冒頂深度為1.7m，冒頂寬度為2.2m，采用錨索吊棚施工人工假頂進(jìn)行維護(hù)，工作面順利通過。當(dāng)工作面回采至422m 處時(shí)出現(xiàn)第二次冒頂，冒頂區(qū)域位于9#、10#支架前方，冒落深度為1.9m，冒落寬度為3.5m，冒落處頂板出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象，導(dǎo)致9#、10#支架前探梁受力向下擠壓，支架移架困難，且在移架時(shí)很容易導(dǎo)致整個(gè)工作面頂板完全垮落。分析冒頂?shù)脑蛉缦拢?/p>

（1）1305（上）工作面處于較深的位置，較大的壓力導(dǎo)致工作面頂板及煤壁應(yīng)力明顯集中，隨著綜采工作面的不斷推進(jìn)，煤壁垂直方向壓力增大，煤體節(jié)理裂隙發(fā)育，且不斷向回采煤體中部延伸，造成煤壁片幫嚴(yán)重。隨著工作面煤壁片幫面積不斷增大，造成工作面端面空頂距加大，頂板支護(hù)不及時(shí)，從而導(dǎo)致工作面發(fā)生冒頂現(xiàn)象。

（2）由于1305（上）工作面西部為1303（上）工作面采空區(qū)，間距為25m，工作面在回采過程中采空區(qū)殘余應(yīng)力對(duì)機(jī)頭處頂板破壞嚴(yán)重，使頂板裂隙發(fā)育，頂板穩(wěn)定性下降，工作面移架、降架時(shí)裂隙頂板受集中應(yīng)力破壞，破壞了頂板平衡受力狀態(tài)，導(dǎo)致頂板出現(xiàn)下沉、斷裂現(xiàn)象。

（3）1305（上）工作面采用放頂煤回采工藝，頂煤厚度為3.0m，采煤機(jī)截割深度為0.8m，工作面回采后采用從機(jī)頭到機(jī)尾一次性移架方式，移架周期為1.5h，在此期間頂煤承載能力差，同時(shí)在支架頂梁剪切破壞作用下，頂煤出現(xiàn)破碎、冒落現(xiàn)象。

3 工作面冒頂治理措施

3.1 冒頂治理方案確定

由于工作面在422m 處冒頂區(qū)域大，且頂板出現(xiàn)斷裂，破壞了直接頂穩(wěn)定性，采用傳統(tǒng)人工假頂法過冒頂區(qū)域難度大，支護(hù)效果差，所以通過現(xiàn)場(chǎng)觀察，決定對(duì)該處冒頂區(qū)域采取安裝改革道夾板、羅克休泡沫充填以及馬麗散固化等聯(lián)合方法進(jìn)行治理。

羅克休泡沫采用高膨脹性的樹脂材料制成，在惡劣地質(zhì)構(gòu)造的工作面使用，具有膨脹性強(qiáng)、反應(yīng)快、穩(wěn)定性高、受力穩(wěn)定、價(jià)格低的特點(diǎn)。

馬麗散新型的化學(xué)材料，在樹脂與催化劑共同作用下，能夠迅速地使煤巖層產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)生成聚亞膠脂，有效地對(duì)破碎煤壁的空隙進(jìn)行填充，能夠?qū)⑵扑榈拿簤K粘連在一起，提高了破碎煤壁整體的穩(wěn)定性。

3.2 施工工藝

（1）在清理冒頂區(qū)域支架頂部矸石前，先將機(jī)組移動(dòng)到機(jī)尾處。對(duì)冒頂區(qū)域支架的完好性進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理。若支架受壓變形，在支架前探梁下安裝帶帽單體柱，由專人采用長(zhǎng)柄工具將冒頂區(qū)的矸石從兩頭向中間由下及上進(jìn)行徹底清理。為了確保溜子能夠正常開啟，施工人員需在溜子上搭蓋板，防止矸石卡住溜子，待所有矸石全部人工破碎后再將其拉出。

（2）當(dāng)冒頂區(qū)域煤矸全部清理完成后，在兩個(gè)支架間穿6 根長(zhǎng)度為5.0m 的工字鋼，分別由兩側(cè)向中間穿針。遇到支架端面距比較大時(shí)，可以通過在工字鋼穿一個(gè)孔，再利用道夾板將工字鋼連起來，如圖1 所示。

（3）道夾板由兩根長(zhǎng)度為3.0m、寬度為0.1m方鋼組合，兩根方鋼之間采用螺栓活動(dòng)連接。安裝時(shí)，道夾板一端與支架頂梁固定，另一端通過掏槽安裝在工作面煤體內(nèi)，共計(jì)安裝4 組道夾板，間距為1.2m。

圖1 工作面冒落區(qū)治理剖面示意圖

（4）若施工地點(diǎn)高度超過3.0m，且施工過程中繼續(xù)有煤矸冒漏時(shí)，必須搭設(shè)臨時(shí)掩體，可將5m 圓木的一頭頂在煤幫上，另一頭使用錨鏈與支架頂梁固定，完畢后在圓木上方鋪一層半圓木，并用鉛絲進(jìn)行固定。

（5）道夾板及鋼針全部安裝完成后，采用半圓木對(duì)冒頂區(qū)域進(jìn)行架垛支護(hù)，并與冒頂處頂板接觸嚴(yán)實(shí)，最后采用羅克休對(duì)冒頂區(qū)進(jìn)行填充封堵。

（6）工作面冒頂區(qū)域維護(hù)完成后，為了防止在回采過程中冒頂區(qū)域進(jìn)一步擴(kuò)大，以工作面煤體施工注漿鉆孔進(jìn)行固化。鉆孔施工在運(yùn)輸順槽側(cè)煤壁上，距頂板間距為1.5m，鉆孔仰角為60°，鉆孔深度為10m，鉆孔間距為3.0m，共計(jì)施工6 個(gè)鉆孔，第一個(gè)鉆孔距工作面間距為4.0m。如圖2 所示。

（7）注漿鉆孔施工完后，采用氣動(dòng)注漿泵及注射槍依次對(duì)鉆孔注入馬麗散漿液。

圖2 工作面注漿鉆孔平面布置示意圖

4 結(jié)論

（1）與傳統(tǒng)錨索棚假頂相比，采用改革的道夾板施工假頂，實(shí)用性強(qiáng)，人工假頂施工安全，可用于復(fù)雜地質(zhì)條件下采掘工作面冒落區(qū)域。

（2）通過對(duì)冒落區(qū)進(jìn)行羅克休填充后，可將人工假頂與冒落區(qū)圍巖充分粘接在一起，不僅防止了冒落區(qū)有害氣體積聚，而且可使冒落區(qū)圍巖得到有效支撐，防止了冒落區(qū)范圍進(jìn)一步擴(kuò)大。

（3）1305（上）工作面采用超前深孔注漿施工，可一次性對(duì)工作面前方20m 范圍內(nèi)超前應(yīng)力區(qū)進(jìn)行超前注漿維護(hù)，與傳統(tǒng)注漿相比不僅不會(huì)影響工作面回采施工，而且注漿效果好，進(jìn)一步提高了工作面應(yīng)力區(qū)煤巖體穩(wěn)定性。