綜采工作面過地質(zhì)構(gòu)造帶技術(shù)應(yīng)用

蒲拴云，王海龍，彌 剛

(彬縣煤炭有限責(zé)任公司，陜西 彬州 713500)

0 引言

我國多數(shù)老礦井都會面臨后期地質(zhì)條件復(fù)雜、剩余塊段煤層傾角大等問題，面對礦井開采后期采煤工作面頂板破碎、傾角大等問題，一些礦井能根據(jù)自身礦井條件采取適應(yīng)的措施順利回采，但是部分礦井就不能通過礦井內(nèi)部措施順利回采，必須采取頂板加固[1-4]。下溝煤礦ZF202工作面回采過程中就遇到正端出現(xiàn)1.2 m小斷層，且底板構(gòu)造變化，下伏巖層小范圍凸起成石核，造成工作面前15架范圍由原來留1.5 m底煤變?yōu)榘朊簬r煤壁，加之南鄰ZF201工作面采空區(qū)，直接底為軟泥巖，且半煤巖煤壁煤巖接觸面1 m厚范圍巖性松軟，致使工作面架前頂板容易冒落，支架接頂不實(shí)。推采過程中，支架常陷于泥巖底板中0.5 m以上，工作面正端30架之前坡度達(dá)到38°以上，若要抬架避開巖石凸起，會造成工作面坡度更大，支架傾斜無法控制，推采困難。經(jīng)礦井多方面調(diào)研，未發(fā)現(xiàn)與ZF202工作面相似條件的綜放工作面，后決定使用新材料馬麗散進(jìn)行頂板加固，先控制頂板，再調(diào)整支架狀態(tài)，最終進(jìn)行現(xiàn)場注漿試驗(yàn)，并采取柱推鏈拉措施使得工作面緩慢推采。

1 工作面概況

下溝煤礦402采區(qū)位于井田南部，單斜構(gòu)造，煤層傾角15°～28°。ZF202工作面為下溝煤礦402采區(qū)第2套工作面，東為上山保護(hù)煤柱，西為403采區(qū)3條上山，南為待采煤體，北為ZF201采空區(qū)，回采標(biāo)高+537～+621 m，平均煤層厚度11.5 m，預(yù)留底煤2.0 m，工作面機(jī)采高度為3.0 m，放煤高度為6.5 m。工作面傾斜長度120 m，可采長度901.5 m，工作面推至450 m時(shí)平均煤層傾角22°，局部可到35°，屬大傾角工作面，在3#～14#架段底板構(gòu)造發(fā)生變化，下伏巖層小范圍凸起成石核，且4#～6#架段出現(xiàn)一正斷層，斷距1.2 m，工作面前15架范圍由原來留1.5 m底煤變?yōu)榘朊簬r煤壁，加之南鄰ZF201工作面采空區(qū)，直接底為軟泥巖，且半煤巖煤壁煤巖接觸面1 m厚范圍巖性松軟，工作面3#～14#架頂板破碎容易冒落，支架前梁接頂不實(shí)、傾斜嚴(yán)重，支架陷入泥巖底板拉移困難。ZF202工作面運(yùn)輸順槽因ZF201采空影響，頂板破碎、兩幫幫鼓、底鼓嚴(yán)重，巷道高度常不高于2 m，端頭架尾梁升起困難，影響后溜機(jī)頭正常拉移。超前起底致使運(yùn)順底板巖石出現(xiàn)，遇水成軟泥，造成拉端頭架困難且使端頭架陷入底板[5-8]。工作面推采困難，安全風(fēng)險(xiǎn)大。

2 工作面過地質(zhì)構(gòu)造帶方案

2.1 工作面過地質(zhì)構(gòu)造帶頂板控制

每天8點(diǎn)班安排人工采用手持風(fēng)動錨桿機(jī)在工作面3#～14#架前煤壁打眼，每隔2架打1個(gè)孔，眼孔距工作面頂板高度為600 mm，打眼深度為6 m，眼孔角度與工作面煤壁成30°仰角，向前部刮板機(jī)機(jī)尾方向傾斜75°，如圖1所示。眼孔前2 m套入2根花管，后4 m套入4根實(shí)管，在第4根實(shí)管綁上一個(gè)編織袋進(jìn)行封孔，以便于注射管快速固定。風(fēng)動馬麗散機(jī)子放置在運(yùn)順轉(zhuǎn)載機(jī)頭向出5 m的位置，用φ13 mm膠管連接槍頭進(jìn)行注射，每個(gè)眼孔注射馬麗散達(dá)到飽和狀態(tài)為止。根據(jù)現(xiàn)場煤壁裂隙發(fā)育，每個(gè)眼孔至少注射80桶馬麗散。工作面架前煤壁注射馬麗散按隔天奇偶架交替布設(shè)眼孔進(jìn)行注射。

2.2 ZF202運(yùn)輸順槽超前支護(hù)段巷道頂板控制

運(yùn)輸順槽超前支護(hù)段巷道頂板注馬麗散，從工作面向外，向中山壁每3 m打一注膠孔注射馬麗散，眼孔距巷道頂板300 mm，眼孔與煤壁呈30°，如圖2所示。轉(zhuǎn)載機(jī)行人側(cè)注膠孔距中山壁眼孔3 m，眼孔向采空區(qū)方向傾斜75°，2眼孔交替布置，必須超前工作面20 m以上。

圖1 工作面隔天奇偶交替注射馬麗散眼孔布置示意Fig.1 Drilling arrangement of injecting Malisan in working face

圖2 運(yùn)順超前支護(hù)段交替注射馬麗散眼孔布置示意Fig.2 Drilling arrangement of injecting Malisan in advance support section of transportation roadway

2.3 過地質(zhì)構(gòu)造帶割煤及支架推移

工作面割煤須從機(jī)頭開始向機(jī)尾方向，小截深，小距離推溜移架，從機(jī)頭加刀至40#架左右，加大工作面兩順槽錯(cuò)距。工作面移架從機(jī)頭開始，跟機(jī)移架，頂板破碎時(shí)拉超前架。工作面每推進(jìn)2個(gè)班次，次日8點(diǎn)必須再次架前注馬麗散，待工作面架前馬麗散一次性注完后再進(jìn)行生產(chǎn)。工作面移架時(shí)將推移油缸固定在23#架，再用刮板機(jī)鏈條鏈到13#架，在20#架固定的推移油缸用刮板機(jī)鏈條鏈到8#架，在18#架固定的推移油缸用刮板機(jī)鏈條鏈到6#架，具體固定支架位置可根據(jù)工作面實(shí)際推進(jìn)進(jìn)行調(diào)整，將這3架壓力打到位，作為前6#～15#架的防倒基架。先按照常規(guī)方式小步距拉1#～5#架，如有移架困難，可在運(yùn)順適當(dāng)位置打設(shè)地錨桿，固定油缸輔助拉架，1#～5#架拉移0.4～0.5 m后在1#～5#架架側(cè)打設(shè)單體柱頂在支架上，防止支架傾倒，單體柱統(tǒng)一向機(jī)尾帶迎山角。然后再依次拉6#～15#架，在拉移6#～15#架時(shí)因通過鏈條鏈在18#、20#、23#支架上，須及時(shí)調(diào)整推移油缸伸縮，確保鏈條吃緊。每循環(huán)割煤拉架步距均控制在0.4～0.5 m，直到工作面頂板良好[9-11]。

3 大傾角工作面過地質(zhì)構(gòu)造帶安全技術(shù)措施

3.1 工作面架前煤壁注馬麗散安全技術(shù)措施

工作面架前煤壁打眼時(shí)前部刮板機(jī)必須停電閉鎖，且有專職電工監(jiān)護(hù)。架前打眼時(shí)嚴(yán)禁人員操作打眼上方的支架。人員在架前打眼前，必須用長鋼釬處理掉架前活幫，防止煤壁片幫傷人。人員在架前打眼過程中應(yīng)時(shí)刻觀察架前煤壁片幫，如有異常，立即停止作業(yè)，待處理完片幫后，方可作業(yè)。人員在架前打眼要站立平穩(wěn)，防止站立不穩(wěn)，跌倒傷人。人員在打眼及注射馬麗散過程中，如眼孔上方支架要檢修，必須及時(shí)和打眼、注馬麗散人員聯(lián)系，待確保人員安全后，方可操作支架。打眼及施工過程中在施工點(diǎn)上方2 m處掛設(shè)防護(hù)網(wǎng)，防止?jié)L落煤塊傷人。

3.2 工作面割煤及移架安全技術(shù)措施

工作面割煤須小截深進(jìn)行割煤，小步距拉架，嚴(yán)禁截深過大導(dǎo)致支架拉移不到位造成端面距過大，及拉架時(shí)分多步造成頂板松動。且前15架割煤時(shí)，割煤機(jī)先割底部及中部，待拉架后再進(jìn)刀及割上一循環(huán)頂部“傘檐”。工作面拉架從1#架開始，逐架進(jìn)行拉移，最后拉移18#、20#及23#支架。工作面拉架時(shí)要求人員站立在架前，嚴(yán)禁人員站立在拉移支架的下側(cè)，除操作支架的人以及操作油缸的人外，其他人員全部撤離至23#支架以上或運(yùn)順超前支護(hù)處。拉架時(shí)須時(shí)刻注意工作面頂板，防止頂板漏矸傷人。工作面平段支架拉移完后須在1#～5#支架架側(cè)打設(shè)單體支撐支架，防止拉移坡段支架時(shí)造成支架傾倒，單體防倒鏈固定在支架上，防止單體滑倒。拉移6#及以后的支架時(shí)，需2人配合完成，因有鏈條連著油缸固定在18#、20#及23#支架上，一人進(jìn)行支架操作，另一人要時(shí)刻注意拉架時(shí)鏈條及油缸情況。在18#、20#及23#支架上固定的推移油缸須利用4股8#鐵絲鏈接固定在支架頂梁上，支架間聯(lián)接的防倒油缸及調(diào)架油缸必須采用至少雙股8#鐵絲固定在支架頂梁上，防止拉架步距造成的油缸固定件破斷掉落傷人。拉架工作必須有班隊(duì)長現(xiàn)場跟班指揮。所有的工作在開工前都要進(jìn)行現(xiàn)場安全確認(rèn)，對設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行確認(rèn)，對工作面的現(xiàn)場條件進(jìn)行確認(rèn)及判斷，用最合適的操作方法進(jìn)行施工。所有使用的銷子必須進(jìn)行閉鎖。使用的鏈條、銷子、扣件等部件必須進(jìn)行檢查，確保合格可靠。鏈條鏈接必須用鋸齒環(huán)或楔扣。

4 結(jié)論

(1)ZF202工作面通過架前和運(yùn)順超前支護(hù)段注射馬麗散，3#～14#架架前頂板條件得到有效改善，為工作面支架向前拉移創(chuàng)造了良好的條件。

(2)運(yùn)輸順槽超前支護(hù)段巷道改變了原來巷道頂板下沉、破碎，解決了原來轉(zhuǎn)載機(jī)因巷道高度不夠，拉移困難的難題，工作面支架達(dá)到了接頂嚴(yán)實(shí)，支架經(jīng)過調(diào)整能與頂?shù)装宕怪保_(dá)到頂山效果，工作面由原來每天推進(jìn)0.8 m到改善后每天推進(jìn)3.2 m。

(3)該技術(shù)的應(yīng)用為工作面安全順利回采及工作面防滅火打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，為礦井處理工作面頂板破碎、底板松軟、傾角大等問題積累了豐富的安全技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。