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 馬道頭煤業(yè)有限責任公司，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，通常與轉載機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構，通常分為左右兩個單元，雖然具有支護面積大、自動化程度高的特點，但是也存在重心不穩(wěn)、側向支撐強度不足的缺點。因此當工作面端頭區(qū)域受地質構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厚的高嶺巖與炭質泥巖互層，直接底為1.67 m厚的炭質泥巖。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。當工作面回采至采位68 m處，端頭頂板處局部突發(fā)“悶蹾”，導致端頭架傾斜并緊貼膠帶巷采煤幫，變形嚴重，無法行走，頂煤隨之漏下，嚴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構，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°，導致端頭應力較大。

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

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

4) 采動影響疊加煤柱壓力導致端頭支架上方永久支護部分失效，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 預注粘結材料加固圍巖

在膠帶巷超前支護段圍巖破碎區(qū)域采取預注馬麗散的方法來固化圍巖，同時對煤幫和頂板預注固化，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號架對應煤壁及頂梁以上3 m范圍頂板預注馬麗散，確保斷層面附近破碎煤體被粘結牢固，累計注馬麗散20 t。考慮到馬麗散是一種高分子粘結材料，粘結過程中發(fā)生化學反應會放出大量熱量，因此要加強對煤體的溫度監(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失效，需要對端頭支架上方頂板進行重新加固。在原有的鋼梁、鋼帶、錨栓、錨索聯(lián)合支護下，再架設錨索工字鋼棚，加強頂板支護強度。首先按0.5 m間距架工字鋼棚并進行清理，支護方式是在非采煤幫(此處支護較完好)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鋼梁另一端，并加護頂網(wǎng)支護頂板。架設時由外向里施工，穩(wěn)定一架，往里推進一架。在此過程中遇到大塊煤巖應使用風鎬清理，小范圍小進度往前推進，以減少對頂板的二次破壞。對于重新維護好的頂板使用注馬麗散進行加固，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)，礦井成立應急處置小組由礦長任組長，生產(chǎn)、安全、機電副礦長和總工程師任副組長，加強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導進行指揮協(xié)調(diào)工作。在施工過程中要嚴格控制危險區(qū)域作業(yè)人數(shù)不超2人，確保安全施工。

4 結 語

通過近10 d的清理加固工作，8103綜放工作面超前支護段圍巖已得到控制，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合理避開地質構造帶和上覆煤柱集中應力影響區(qū)域。

2) 當工作面因條件限制無法避開構造帶、上覆煤柱集中應力影響區(qū)域時，應結合影響范圍和程度提前做好準備措施，包括提前加固圍巖，加強支護，檢修好設備，調(diào)整好工作面設備姿態(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，礦井應加強組織協(xié)調(diào)，嚴格控制危險地點作業(yè)人數(shù)，確保人員物資和安全技術措施執(zhí)行到位。