工作面過應力集中區(qū)復合支護快速推進的實踐

母朝奎，丁 寧，張子強，蘇慶華

（棗莊礦業(yè)（集團）有限責任公司蔣莊礦，山東 棗莊 277100）

隨礦井開采年限的不斷延長，工作面在巷道設計過程中受現(xiàn)場地質條件的影響，部分區(qū)域處于應力集中區(qū)域，即3上工作面已經(jīng)回采完畢，3下工作面的巷道處于兩已回采完畢的工作面之間，已回采完畢的工作面頂板壓力集中在保護實體的上方，在3下工作面回采期間對現(xiàn)場影響較大。3下1105工作面運輸巷里段為上述區(qū)域，回采期間工作面機頭犄角處受3上壓力集中體現(xiàn)，制約現(xiàn)場的安全生產(chǎn)，通過采取一系列行之有效的頂幫部支護措施，取得了較好的效果。

3下1105綜采工作面運輸巷里段為應力集中區(qū)，該巷道正處于原3上1105綜采工作面采空區(qū)和3上1103綜采工作面采空區(qū)之間保護柱正下方，整條巷道處于實體區(qū)域。巷道推進過程中出現(xiàn)壓力顯現(xiàn)明顯，頂板破碎、偽頂垮落，從而導致工作面機頭段頂板支護不到位，支架支護狀態(tài)差，造成工作面機頭犄角頂板漏頂、冒矸，影響正常生產(chǎn)。同時，對現(xiàn)場施工人員造成較大安全隱患。為確保工作面機頭側安全順利推進，我單位實施了工作面機頭段敷網(wǎng)、剝幫、頂幫注加固劑、巷道內(nèi)下抬棚、使用高強聚酯纖維柔性網(wǎng)等一系列復合支護方式，利用這些綜合保障技術，使3下1105工作面快速、安全通過應力集中區(qū)的同時，鍛煉了職工隊伍、增加了安全高效推進的實踐經(jīng)驗，達到了安全施工、快速推進、高產(chǎn)高效的目的。

1 工作面概況

3下1105工作面直接頂為砂質泥巖，平均厚度為4.5m，偽頂為泥巖，厚度為0m～0.99m，直接底為碳質泥巖，平均厚度為0.3m，基本底為砂質泥巖，平均厚度為10.1m。

3下1105綜采工作面運輸巷正處于原3上1105綜采工作面采空區(qū)和3上1103綜采工作面采空區(qū)之間保護柱正下方，整條巷道處于實體區(qū)域。巷道推進過程中出現(xiàn)壓力顯現(xiàn)明顯，頂板破碎、工作面片幫、頂板垮落，工作面出現(xiàn)漏頂、冒矸現(xiàn)象，影響工作面的正常生產(chǎn)。同時，對現(xiàn)場施工人員帶來較大安全隱患。為確保工作面機頭側安全順利推進，我單位經(jīng)礦及專業(yè)研究決定，對該巷道內(nèi)應力集中區(qū)域采取復合支護方式進行維護，確保安全順利生產(chǎn)。

2 方案制定

2.1 機頭段頂板破碎區(qū)域敷設金屬網(wǎng)及高強聚酯纖維柔性網(wǎng)

在工作面機頭段2#～10#架范圍內(nèi)，頂板破碎區(qū)域的支架上方敷設金屬網(wǎng)，待金屬網(wǎng)喝至支架頂梁以后，利用金屬網(wǎng)作為生根，使用柔性聚乙烯網(wǎng)與金屬網(wǎng)進行魚鱗式搭接，雙網(wǎng)走向搭茬不少于500mm，五花眼，扣距不大于200mm，扎絲擰緊不少于3圈。在金屬網(wǎng)（或高強聚酯纖維柔性網(wǎng)）上捆綁工字鋼，工字鋼呈現(xiàn)交錯布置，間距1.2m，確保支架拖移過程中保證金屬網(wǎng)的完整性，起到對頂板的維護作用。

隨著工作面的推進，為保證聯(lián)網(wǎng)效率，節(jié)約時間和人力資源，采用高強聚酯纖維柔性網(wǎng)，充分利用柔性網(wǎng)的自重，配合絞盤將成捆的柔性網(wǎng)逐漸展開喝至頂板，實現(xiàn)安全高效作業(yè)。

2.2 對工作面超前預注漿加固、充填技術實現(xiàn)對頂板的整體性支護。

（1）注漿范圍：工作面3#～7#架上方頂板及運輸巷機頭犄角向外頂板破碎區(qū)域頂板，進行注漿加固。

（2）加固注漿鉆孔布置：工作面頂板注漿孔：孔徑32mm，孔深6m，上仰角度20°～30°，在3#～7#架頂板肩窩，兩架之間進行鉆孔注漿施工，封孔深度1.5m～2m?？组g距1.5m。

運輸巷幫部注漿孔：孔徑32mm，孔深4.5m～5m，上仰角度20°～30°，在巷道兩幫距離頂板200mm～300mm進行鉆孔注漿施工，封孔深度1.5m～2m左右。孔間距3m。

注漿鉆孔形成傘狀懸掛式布置;以上注漿參數(shù)可根據(jù)現(xiàn)場情況適當調(diào)整;一循環(huán)注漿完畢后，工作面往前推進不超過3.2m需進行下一循環(huán)的注漿，直到工作面順利通過該區(qū)域。

（3）注漿量：根據(jù)現(xiàn)場裂隙發(fā)育程度和類似地質條件確定單孔注漿量。

2.3 工作面運輸巷側進行剝幫

（1）剝幫位置：工作面2#～3#架。

（2）施工方法：當幫部及頂板相對較為完整時，采用松動爆破方式進行剝幫；當松軟、裂隙發(fā)育、破碎時，采用人工使用鎬錘刨幫的方式進行剝幫。

（3）剝幫高度及深度：剝幫高度為2.0m～2.2m，深度自頂梁梁端不少于3.0m。

（4）剝幫區(qū)域的支護方式：剝幫層位應沿運輸巷層位推進，使用相應規(guī)格型號的單體液壓支柱配合長度為3.4m的工字鋼支護頂板，一架兩棚，棚距為0.75m。兩棚之間臥穿半圓料，防止墜網(wǎng)，半圓料走向間距1.0m,交錯布置。工字鋼探入老塘側一端頂梁上方不小于0.4m，貼近幫部一端支設支柱不少于兩棵；工字鋼無法探入頂梁上方時，必須在中間補打一棵支柱形成一梁三柱支護。支柱必須向老塘側迎山3°～5°，初撐力不小于11.5Mpa。

（5）剝幫采用松動爆破，多打眼、少裝藥、放小炮方式，嚴禁放大炮。炮眼深度為1.6m，每眼最大裝藥量為200g，炮眼為雙排布置，炮眼間距1.0m，炮眼距剝幫頂板距離為0.5m，頂眼仰角為5°。爆破時炮眼最小抵抗線不得小于0.5m。

2.4 工作面機頭犄角破碎區(qū)域支設斜棚、超前內(nèi)支設走向抬棚

在工作面機頭支設斜棚，用于盡量維護頂板的完整性，超前內(nèi)的走向棚隨工作面推進不斷前移，保證不撇料。在工作面推進過程中及時拉好超前架，維護好頂板。

生產(chǎn)過程中使用單體背靠支架遷移，做到少降快移，犄角斜棚直接抵到支架前梁上方，當頂板矸石冒落時，能夠起到阻矸、遮矸的作用，防止支架上方空頂，有效保護頂板的完整性。

2.5 工作面增加支護密集和長度

工作面生產(chǎn)過程中，充分考慮頂板的支護強度，及時增加超前支護的長度和密度，實現(xiàn)巷道超前內(nèi)對頂板的最大支護作用，應力集中區(qū)域頂板壓力進行超前預分配，分散壓力釋放面積，避免壓力集中顯現(xiàn)，有效緩解機頭段頂板壓力，對頂板起到較大的維護作用。

3 技術保障

（1）敷網(wǎng)時安全技術措施。①上網(wǎng)期間，要加強支架和泵站的檢修工作，保證泵站壓力不少于30MPa，支架初撐力不低于24MPa，保證支架前梁和護幫板正常使用，杜絕自動降架現(xiàn)象。②生產(chǎn)時要把網(wǎng)吊掛好，防止出現(xiàn)割網(wǎng)、撕網(wǎng)等情況，若網(wǎng)損壞，必須及時補好。③聯(lián)網(wǎng)時扎絲擰緊不得少于三圈，扎絲擰緊后，要把鐵絲頭塞入網(wǎng)內(nèi)，以防扎絲傷人。④工作面上網(wǎng)時，每次只準降一架，降架前必須把相鄰支架升實。確認安全后方可作業(yè)，嚴禁空頂作業(yè)。

（2）注漿安全技術措施。①注漿人員在施工期間必須佩戴防護眼鏡、橡膠手套等防護用品，作業(yè)場所必須備有一定量的清潔用水。②如遇高處鉆孔及安裝注漿管必須佩戴安全帶，搭好平穩(wěn)、牢固的工作臺，地下支撐物必須牢固，并且要有人觀察。③封孔時，施工人員不能正對空口方向，防止?jié){液外竄傷人，換孔時施工人員必須在注漿管內(nèi)壓力釋放后再拆卸拔槍。④與注漿無關人員及注漿前方觀察人員，必須在注漿孔口6m以外，遠距離觀察，并佩戴好相應防護用品，隨時與司泵人員聯(lián)系。注漿人員在進行注漿時，要注意站位，行為規(guī)范，避免接觸化學注漿材料。

（3）剝幫安全技術措施。①用風鉆打眼時，工作人員不少于兩人，且有專人監(jiān)護頂幫；掐接風管時，先關閉前一級壓風管截止閥，人員背對泄壓口，泄除余壓后再工作。當無法采取濕式打眼時，可采用水管防塵進行打眼。②爆破時，人員必須停止工作躲至警戒線以外的安全地點，嚴禁兩個及以上工作地點同時爆破。③爆破作業(yè)必須執(zhí)行“一炮三檢”和“三人連鎖爆破”制度，并在起爆前檢查起爆地點的甲烷濃度，若甲烷濃度達到或超過1.0%時，不準起爆。

（4）支設抬棚的安全技術措施。①巷道超前以內(nèi)必須對單體進行二次注液，確保單體初撐力≥6.5MPa。②超前支護范圍內(nèi)巷道高度不得低于1.8m，人行道寬度不得低于0.8m，以確保行人通暢。③進行支護作業(yè)時，現(xiàn)場不得少于三人，并專人觀察頂板。其他作業(yè)人員應閃開頂板掉矸所波及區(qū)域，防止掉落傷人。④作業(yè)前必須先認真觀察頂板及幫部情況，嚴格執(zhí)行敲幫問頂制度，站在有效支護空間內(nèi)，用長把工具找掉頂幫部的懸矸危巖。

4 效果

通過采取多種形式的支護方式，實現(xiàn)對巷道及工作面切眼內(nèi)頂板的復合有效支護，各類措施的嚴格執(zhí)行和落實，有效加強了支架上方頂板的完整性，在維護好頂板安全的同時，又減輕了工人的勞動強度，提高了開機率，保證了安全高效生產(chǎn)，確保了工作面機頭側安全順利推進，使3下1105工作面快速、安全通過應力集中區(qū)，鍛煉了職工隊伍、增加了安全高效推進的實踐經(jīng)驗，達到了安全施工、快速推進的目的。

5 應用情況及經(jīng)濟效益

實現(xiàn)了提高月單產(chǎn)的目的，面對復雜的地質條件，全月創(chuàng)造的單月實現(xiàn)產(chǎn)量11萬t的創(chuàng)舉，超計劃2萬t。同時對本礦井下一步組織相似條件的工作面的安全高效生產(chǎn)具有極強的借鑒意義。