綜放面端頭支架傾斜原因分析及處理方法

王 杰

(大同煤礦集團(tuán) 馬道頭煤業(yè)有限責(zé)任公司，山西 大同 037100)

高產(chǎn)高效綜放工作面現(xiàn)主要采用邁步式端頭支架，通常與轉(zhuǎn)載機(jī)用油缸連接固定成整體，由于邁步式端頭支架采用的是分體式結(jié)構(gòu)，通常分為左右兩個單元，雖然具有支護(hù)面積大、自動化程度高的特點，但是也存在重心不穩(wěn)、側(cè)向支撐強(qiáng)度不足的缺點。因此當(dāng)工作面端頭區(qū)域受地質(zhì)構(gòu)造或其他原因影響圍巖較破碎、頂?shù)装宀黄綍r，極易造成端頭支架傾斜事故[1-2]。

1 工程概況

本文以大同礦區(qū)某礦石炭系3～5號層8103綜放工作面為研究對象，該工作面傾斜長度185 m，走向長度為1 267 m，可采長度1 200 m，開采深度為480 m，平均煤厚14 m，煤層傾角5～7°，煤層采高3.5 m。工作面上覆為侏羅系14號層采空區(qū)和二疊系山4號層采空區(qū)，山4號層與本工作面層間距為36 m。工作面直接頂為1.67 m厚的高嶺巖與炭質(zhì)泥巖互層，直接底為1.67 m厚的炭質(zhì)泥巖。工作面采用ZF13000/25/38型低位放頂煤液壓支架(100架)，ZFG/13000/25/38型低位放頂煤過渡支架(頭尾各4架)和1組ZTZ20000/27.5/42型端頭支架管理頂板。當(dāng)工作面回采至采位68 m處，端頭頂板處局部突發(fā)“悶蹾”，導(dǎo)致端頭架傾斜并緊貼膠帶巷采煤幫，變形嚴(yán)重，無法行走，頂煤隨之漏下，嚴(yán)重影響工作面正常生產(chǎn)。

2 原因分析

1) 工作面1～12號支架揭露1條落差10.4 m的逆斷層。受斷層影響，工作面煤體破碎，特別是頂煤帶有滑面碎塊結(jié)構(gòu)，致使頂煤不完整，易冒落；斷層還使煤層傾角突然增大至10～14°，導(dǎo)致端頭應(yīng)力較大。

2) 端頭至超前支護(hù)區(qū)域為局部火成巖影響區(qū)域，煤體較為疏松。端頭支架推進(jìn)至該區(qū)域時，因煤體破碎，壓力較大，致使推進(jìn)速度緩慢，而端頭支架的反復(fù)升降導(dǎo)致頂煤更加破碎。

3) 現(xiàn)采位置對應(yīng)上覆有山4號層8111與8112工作面面間煤柱，煤柱寬12 m，層間距36 m，受上覆煤柱應(yīng)力集中影響，礦壓顯現(xiàn)較為強(qiáng)烈。

4) 采動影響疊加煤柱壓力導(dǎo)致端頭支架上方永久支護(hù)部分失效，伴隨著頂煤漏下，從而引發(fā)了端頭支架的傾倒。

3 采取措施

3.1 預(yù)注粘結(jié)材料加固圍巖

在膠帶巷超前支護(hù)段圍巖破碎區(qū)域采取預(yù)注馬麗散的方法來固化圍巖，同時對煤幫和頂板預(yù)注固化，施工順序為由外向里，穩(wěn)扎穩(wěn)打，累計注馬麗散80 t。在工作面端頭 1～12號架對應(yīng)煤壁及頂梁以上3 m范圍頂板預(yù)注馬麗散，確保斷層面附近破碎煤體被粘結(jié)牢固，累計注馬麗散20 t?？紤]到馬麗散是一種高分子粘結(jié)材料，粘結(jié)過程中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)會放出大量熱量，因此要加強(qiáng)對煤體的溫度監(jiān)測，溫度升高時宜采取降溫措施，防止煤體發(fā)生自燃。

3.2 重新支護(hù)超前段頂板

由于端頭支架向膠帶巷采煤幫傾斜和上覆頂板部分支護(hù)失效，需要對端頭支架上方頂板進(jìn)行重新加固。在原有的鋼梁、鋼帶、錨栓、錨索聯(lián)合支護(hù)下，再架設(shè)錨索工字鋼棚，加強(qiáng)頂板支護(hù)強(qiáng)度。首先按0.5 m間距架工字鋼棚并進(jìn)行清理，支護(hù)方式是在非采煤幫(此處支護(hù)較完好)斜上方打8.3 m錨索，打入實體煤中，固定工字鋼梁一端，另一端采用雙單體抬棚支設(shè)鋼梁另一端，并加護(hù)頂網(wǎng)支護(hù)頂板。架設(shè)時由外向里施工，穩(wěn)定一架，往里推進(jìn)一架。在此過程中遇到大塊煤巖應(yīng)使用風(fēng)鎬清理，小范圍小進(jìn)度往前推進(jìn)，以減少對頂板的二次破壞。對于重新維護(hù)好的頂板使用注馬麗散進(jìn)行加固，保證其完整性。對端頭支架上覆形成的高冒空間區(qū)域搭設(shè)木垛做假頂并注羅克休充填縫隙，以保證頂板穩(wěn)固。

3.3 加強(qiáng)事故處理期間的組織管理

由于處理事故涉及到危險地點作業(yè)，礦井成立應(yīng)急處置小組由礦長任組長，生產(chǎn)、安全、機(jī)電副礦長和總工程師任副組長，加強(qiáng)事故處理期間的值班帶班力度，在作業(yè)點確保每班有一名副礦長以上的領(lǐng)導(dǎo)進(jìn)行指揮協(xié)調(diào)工作。在施工過程中要嚴(yán)格控制危險區(qū)域作業(yè)人數(shù)不超2人，確保安全施工。

4 結(jié) 語

通過近10 d的清理加固工作，8103綜放工作面超前支護(hù)段圍巖已得到控制，在借助千斤頂和單體柱的作用下，采煤幫側(cè)的端頭支架得以扶正，具備了正常生產(chǎn)的條件。通過本次事故處理，得到以下經(jīng)驗：

1) 綜放工作面布置時應(yīng)合理避開地質(zhì)構(gòu)造帶和上覆煤柱集中應(yīng)力影響區(qū)域。

2) 當(dāng)工作面因條件限制無法避開構(gòu)造帶、上覆煤柱集中應(yīng)力影響區(qū)域時，應(yīng)結(jié)合影響范圍和程度提前做好準(zhǔn)備措施，包括提前加固圍巖，加強(qiáng)支護(hù)，檢修好設(shè)備，調(diào)整好工作面設(shè)備姿態(tài)，以便安全快速地通過影響區(qū)域。

3) 在工作面處于特殊時期時，礦井應(yīng)加強(qiáng)組織協(xié)調(diào)，嚴(yán)格控制危險地點作業(yè)人數(shù)，確保人員物資和安全技術(shù)措施執(zhí)行到位。