綜放工作面突發(fā)來壓原因分析和處理方法

王 瑩

(大同煤炭職業(yè)技術(shù)學院，山西 大同 037003)

1 工程背景

大同煤礦集團某礦為千萬噸級礦井，8107綜放工作面傾向長200 m，可采走向長2 080 m，平均煤厚18.7 m，開采深度450～535 m。開采煤層為C3～5號層，該煤層屬于復合層煤層，有4～6層夾矸，煤層結(jié)構(gòu)復雜，其賦存呈波浪狀。工作面共布置ZZ15000/27.5/42型支架118架，配套艾克夫SL500AC型采煤機，前部刮板輸送機選用卡特彼勒PF/1142型，后部刮板輸送機選用卡特彼勒PF/1342型，工作面設計生產(chǎn)能力為1 000萬t/a。

2 來壓經(jīng)過

8107工作面于2019年6月14日夜班21：45工作面支架顯現(xiàn)增阻(采位頭696.5 m、尾694.2 m)，壓力顯現(xiàn)不強烈，為本工作面第30次周期來壓，距上次來壓步距為34.8 m。工作面35～101號支架前煤壁多數(shù)片幫，片幫深度1.0～2 m，局部頂煤間隔破碎，35～100號支架已超前移架，支架立柱行程0.8～1.1 m，采空區(qū)不斷有垮落響動。15日凌晨3：00～4：00，割完第三刀煤后，工作面壓力顯現(xiàn)強烈，割完第四刀煤后，約凌晨6：40，由于主井膠帶事故再未開機，早班現(xiàn)場查看工作面情況為35～75號支架增阻明顯，阻力值33～49 MPa，個別支架顯示51 MPa，支架立柱小流量安全閥50%開啟，立柱大流量安全閥個別開啟，支架立柱下降明顯。其中55～75號支架立柱剩余行程0.1～0.4 m；35～101號支架煤壁片幫明顯，其中45～71號支架片幫深度達1.5～2.5 m，局部大于3.0 m；50～75號架對應前刮板輸送機底鼓成上弓形，中心部位底鼓0.7 m，兩邊底鼓0.2 m，前刮板輸送機由于底鼓而向上傾斜15～20°，致使前刮板輸送機無法推移，見圖1；45～75號架對應后刮板輸送機底鼓成上弓形，中心部位底鼓0.6 m，兩邊底鼓0.2 m，后刮板輸送機由于底鼓而向上傾斜5～10°，后刮板輸送機前邊與支架四連桿貼住，52號支架側(cè)護板卡住后刮板輸送機刮板。工作面35～101號支架對應機道頂煤較破碎，多數(shù)地點有滑面，其中70～80號支架機道頂煤破碎嚴重無完整滑面，因此對35～56號支架和68號支架到尾部支架全部進行超前移架，中部45～75號支架由于底鼓刮板輸送機推移無法前移，支架也無法超前移架，但所有支架前伸梁已伸出，護幫板已打開；工作面40～55號支架和65～75號支架向刮板輸送機頭方向傾斜3～5°，支架底座和支架頂梁出現(xiàn)了臺階錯差，錯差高度0.1～0.2 m，支架底座有下陷現(xiàn)象。

圖1 工作面片幫和底鼓現(xiàn)場照片

3 工作面來壓原因分析

1) 工作面頂板巖性為砂巖，屬于堅硬頂板，基中含礫粗砂巖和粗砂層數(shù)多，累計厚度大(10.02～13.83 m)，開采后采空區(qū)頂板不易自然垮落，懸板面積大，導致工作面壓力顯現(xiàn)強烈。

2) 本工作面對應上覆有侏羅系14號層煤柱，與本層層間距為130～135 m。本面采位700 m附近時，上方煤柱對應本面50～70號支架位置，由于上方煤柱壓力傳遞導致工作面壓力顯現(xiàn)較強烈[1]。

3) 工作面留有0.5～1 m厚底煤，且直接底為炭質(zhì)泥巖和高嶺質(zhì)泥巖，底板較軟，抗壓強度小，故工作面受壓時導致支架底座下陷及前方機道和后方底板鼓起嚴重。

4) 工作面煤層為復合層煤層，煤層結(jié)構(gòu)復雜，機采范圍內(nèi)的煤體疏軟，煤壁受壓屈服而支撐力小，易出現(xiàn)機道隨機頂煤垮落和煤體片幫，導致支架接頂不實和初撐力較低，當工作面周期來壓時，頂煤和頂板會超前煤壁而斷裂、離層、破碎。

5) 工作面正處在周期來壓強烈狀態(tài)，而遇到了主井膠帶事故(15日凌晨6：40～晚23：00時)，停止生產(chǎn)影響了工作面正常推進，工作面在靜止狀態(tài)下承受著強礦壓致使工作面底板受壓繼續(xù)底鼓、頂板繼續(xù)受壓而破碎、支架受壓而歪斜[2]。

4 采取措施

4.1 調(diào)整采煤工藝

1) 采用單向進刀，從尾向頭割實煤，從頭向尾返空刀，之后從中部向兩側(cè)推移前刮板輸送機、移支架和拉后刮板輸送機。

2) 在此期間只割煤不放煤，支架后插板全部升出關(guān)閉放煤口，控制煤和矸石不能進入后刮板輸送機，防止后刮板輸送機卡住開不起。

3) 工作面盡量整刀推進，不準隨意調(diào)采，工作面刮板輸送機、支架、煤壁要達到一條直線，保證工作面“三直兩平兩暢通”，以防工作面不正時相對滯后區(qū)域形成壓力集中區(qū)而出現(xiàn)壓架、底鼓、頂煤破碎、片幫加大等事故。

4.2 處理底鼓和推移前刮板輸送機

1) 底鼓段采用人工清理的方式清理前刮板輸送機下方的底煤，從刮板輸送機鏟煤板前方和刮板輸送機擋煤板后方兩側(cè)進行清理，清理支架底座前方的底煤。

2) 使用單體支柱“戧”和“壓”前刮板輸送機，使用千斤頂將刮板輸送機配合錨鏈吊起，將刮板輸送機放平，放平后用單體支柱配合支架推移板推移前刮板輸送機。

3) 支架推移受壓被卡影響推刮板輸送機時，將支架前刮板輸送機連接頭摘開用鐵鏈換成軟連接，必要時將推移板受壓的支架稍微降下進行推移，推過后及時將支架再升緊。

4.3 處理漏頂和加強頂板管理

1) 升緊支架保證支架達到規(guī)定初撐力(25 MPa)以上。加強底鼓區(qū)域兩側(cè)的頂板管理(50號～頭部和80號到尾部)，將支架前移到位，支架升緊，以防壓力影響范圍擴大。

2) 在工作面頂煤破碎區(qū)域，支架無法升到規(guī)定初撐力時，升架后支架高度達到3.6～3.8 m，相鄰支架上下和左右不能有明顯的錯差，以防架間出現(xiàn)大量漏煤。機道頂煤破碎區(qū)域必須將支架移到位，升緊前探梁，伸出前伸梁將大塊煤矸背住，以防機道頂煤大量漏下造成漏頂。升降和前移支架不能多架同時操作，必須操作一架到位一架再操作另一架。降架時要少降快拉擦頂前移，控制住機道頂煤，以防機道頂煤大量漏下造成漏頂和漏頂擴大。

3) 在工作面片幫的地點，將支架二次超前移架，伸出前伸梁，打開護幫板；片幫深大的地點，前伸梁全部伸出后還探不住煤幫，將護幫板升平護住機道頂板。

4) 在頂煤破碎和片幫處注入巴斯夫、永固S等煤體加固劑進行提前固化。注入位置先從15～35號和80號～尾部段加固兩側(cè)煤體固化，之后從兩側(cè)向工作面內(nèi)部注入。工作面共注入巴斯夫約50 t，注入永固S 40 t，固化效果明顯。

5) 在機道漏矸地點，用打眼爆破的方法將大塊矸石破碎后，將支架升高升緊，不能將大塊矸石全部放下。放炮前和放煤后用單體支柱將大塊矸石頂住。

6) 做好工作面機道穿鋼針、架工字鋼、剎木梁等應急物資準備工作。加強礦壓監(jiān)測和分析，做好礦壓預測和預報，提前采取防范措施。

5 結(jié) 語

8107工作面預計處理來壓用時14 d，通過采取上述有力措施后，實際僅用9 d就處理完畢，期間工作面共推進了12個循環(huán)，比計劃提前5 d恢復生產(chǎn)，技術(shù)經(jīng)濟效果顯著。