急傾斜厚煤層隱伏構(gòu)造段連續(xù)推進(jìn)技術(shù)

唐術(shù)成 周忠國(guó) 劉建 張孟軍 王東

（四川省華鎣山煤業(yè)股份有限公司綠水洞煤礦，四川華鎣 638600）

0.引言

急傾斜采煤工作面回采推進(jìn)過程偶爾會(huì)遇到隱伏的地質(zhì)構(gòu)造，綜采工作面在回采巷道和開切眼掘進(jìn)時(shí)收集了部分地質(zhì)資料，但對(duì)工作面內(nèi)部地質(zhì)構(gòu)造卻無法實(shí)現(xiàn)完全掌握，當(dāng)采煤工作面回采至隱伏地質(zhì)構(gòu)造地段，若直接硬行推進(jìn)，極易出現(xiàn)液壓支架接頂不嚴(yán)造成頂板垮冒，進(jìn)而造成液壓支架無法接頂，發(fā)生倒架、背架，機(jī)道內(nèi)被垮冒矸石堆積堵塞，工作面被迫停采等，直接影響礦井的安全生產(chǎn)工作[1-4]。

1.關(guān)鍵技術(shù)

1.1 隱伏構(gòu)造段處理

1.1.1 注漿加固

采用化學(xué)漿加固斷層段液壓支架背上的矸石，并給斷層段機(jī)道內(nèi)形成緩沖層。從外向內(nèi)、從上向下清找懸矸活石，防止掉矸片幫傷人。作業(yè)前先將工作面所有支架拉到最小控頂距，且支架接頂嚴(yán)實(shí)初撐有力，再將采煤機(jī)牽引至頂板完整段，然后將采煤機(jī)、160刮板輸送機(jī)及機(jī)巷橋轉(zhuǎn)停電閉鎖。在敷設(shè)固化注漿管路時(shí)同時(shí)在支架間均勻布置四個(gè)點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)設(shè)防滅火注水的專用管子各一根（該管子插入充填區(qū)以上）并上好截止閥與從機(jī)巷泵管敷設(shè)的一趟專用消防水管直接相連。

1.1.2 擴(kuò)幫鋪設(shè)假頂

撤掉需擴(kuò)刷段對(duì)應(yīng)架前擋矸門，留出人員進(jìn)入機(jī)道作業(yè)的通道。擴(kuò)刷前，先將需擴(kuò)刷段及其前后各10m段的液壓支架補(bǔ)液，以確保作業(yè)人員在該段作業(yè)時(shí)的作業(yè)安全。然后將擴(kuò)刷點(diǎn)前后線纜（含各種監(jiān)測(cè)、通訊線纜）、風(fēng)水管等再采用笆片、舊皮帶、木板等材料覆蓋遮擋，防止爆破損壞。擴(kuò)刷時(shí)，先對(duì)液壓支架頂上的矸石進(jìn)行固化，然后再對(duì)需擴(kuò)刷段的機(jī)道及煤壁側(cè)冒頂段進(jìn)行充填（每次充填不超過3架支架），待發(fā)泡好后方可從上向下進(jìn)行擴(kuò)刷，擴(kuò)刷時(shí)先擴(kuò)刷充填段（限齊平液壓支架探梁以下部分），待采用一梁二柱（或一梁三柱）沿走向施工好抬棚后方可擴(kuò)刷煤壁，抬棚一端吃入液壓支架探梁深度為1m（貼緊支架背上的矸石），并采用鋼絲繩進(jìn)行連接成整體，防止其滑脫。擴(kuò)刷采用鉆爆法施工（濕式打眼），眼孔沿煤壁傾向布置，眼孔間距1m，排距0.9m，每個(gè)眼孔深度1.5m，每個(gè)眼孔裝藥2條，炸藥使用煤礦許用三級(jí)乳化炸藥，雷管為煤礦許用8#毫秒延期電雷管，并按要求裝填黃泥、水炮泥，擴(kuò)刷高度2m（以現(xiàn)有的頂板為準(zhǔn)），擴(kuò)刷深度3m（以現(xiàn)有的煤壁為準(zhǔn)）。擴(kuò)刷從上向下分臺(tái)階進(jìn)行，每次擴(kuò)刷長(zhǎng)度（傾向）1.5m，擴(kuò)刷深度（走向）1.5m，擴(kuò)刷后立即采用單體液壓支柱施工戴帽點(diǎn)柱做臨時(shí)支護(hù)，臨時(shí)支護(hù)間距不大于1m，空頂距不超過1m。擴(kuò)刷煤壁后的頂板采用樹脂錨桿（φ=18mm，L=2000mm）配錨網(wǎng)支護(hù)進(jìn)行支護(hù)（錨桿間排距1.0m），擴(kuò)刷段煤壁采用漲殼錨桿（φ=16mm，L=1800mm）配菱形金屬網(wǎng)進(jìn)行支護(hù)，錨桿間排距1.5m。煤壁支護(hù)滯后距離不能超過3m，每次擴(kuò)刷完畢并支護(hù)完成后方可繼續(xù)擴(kuò)刷。每一段擴(kuò)刷完畢后采用11#工字鋼施工抬棚（長(zhǎng)度以滿足現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需要為準(zhǔn)），抬棚一端采用二組錨索（φ=15.24mm，L=7000mm，鋼梁外露0.5m，每組錨索間距2m）配鐵托板固定在擴(kuò)刷段頂板上（抵?jǐn)n擴(kuò)刷后的煤壁），另一端與施工的一梁二柱（或一梁三柱）搭接（由于局部段跨度較大，一根鋼梁長(zhǎng)度不夠，需進(jìn)行搭接），搭接處采用U型卡連接并采用單體支柱支撐，抬棚間距0.4m（內(nèi)空）。抬棚與抬棚之間采用3組15kg/m的鋼軌（長(zhǎng)3m）配U型卡進(jìn)行連接成整體，鋼軌鋪設(shè)在抬棚上方，一組齊煤壁，另一組貼近支架探梁0.3m，最后一組施工在160溜子機(jī)道正上方（錯(cuò)位均勻布置），抬棚靠支架探梁側(cè)0.3m位置采用φ=12.5mm的鋼絲繩將施工抬棚連接成整體（鋼絲繩穿在鋼梁專用眼孔內(nèi)），抬棚上方的空漏部分采用方木、半圓木、笆片等充填一層，然后再采用彩鋼瓦（薄鐵皮）鋪一層，防止充填漿液與木料等接觸，再在其上注漿充填，每次注漿不超過2架支架。支設(shè)抬棚時(shí)，先將一端伸進(jìn)支架探梁內(nèi)（可采用鋼絲繩穿鋼梁連接眼孔進(jìn)行人工下放并穩(wěn)固），另一端采用單體支柱升至頂板，然后用錨索固定。擴(kuò)刷生成的煤矸讓其自然落入下方溜槽內(nèi)，若堆積較多時(shí)，可以放部分160刮板運(yùn)輸機(jī)機(jī)道內(nèi)的矸石然后來回推移推移缸并將機(jī)道內(nèi)的煤矸堆積充實(shí)。

1.1.3 柔性擋矸裝置

針對(duì)急傾斜綜采工作面，難免人員要進(jìn)入工作面機(jī)道處理故障或檢修，由于煤層傾角較大，極易發(fā)生片幫造成飛矸傷人，危及進(jìn)入機(jī)道內(nèi)作業(yè)人員人身安全。采用傳統(tǒng)的支設(shè)單體液壓支柱配方木等施工擋欄，職工勞動(dòng)強(qiáng)度大且打設(shè)和回撤都比較耗時(shí)費(fèi)力，通過使用急傾斜綜采工作面柔性擋矸裝置，將緩沖氣墊放入機(jī)道內(nèi)固定后，對(duì)其進(jìn)行充氣膨脹后對(duì)機(jī)道進(jìn)行封閉，能夠起到有效擋矸的作用，作業(yè)完成后將緩沖氣墊放氣后即可進(jìn)行快速回收。

1.2 控制刮板輸送機(jī)下滑順序及方法

（1）將工作面160刮板輸送機(jī)與液壓支架保持一定夾角，以便利用支架推溜桿推移溜子時(shí)向上的力大于溜子自身下滑力，從而達(dá)到防滑效果。工作面現(xiàn)目前160刮板輸送機(jī)與真傾斜夾角為a=arcsin（L/（N×A））≈1.5°，為確保液壓支架推溜桿向上的分力抵消160刮板輸送機(jī)沿重力方向的分力，則真傾斜與液壓支架的夾角亦≥1.5°，則液壓支架與160刮板輸送機(jī)所呈夾角≥3°，此處取5°。（2）自下而上單向推刮板輸送機(jī)，使用好支架各種防倒、防滑、調(diào)正缸等。（3）若刮板輸送機(jī)下滑較快，則將其用單體液壓支柱一端抵在刮板輸送機(jī)上（采用雙股防倒繩將單體液壓支柱捆綁牢固并將其固定在刮板輸送機(jī)上），另一端在支架底座向機(jī)尾方向抵，增加向上的分力，單體液壓支柱長(zhǎng)度根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際進(jìn)行選取，使用后的單體液壓支柱采用防倒繩捆綁牢固，不能影響架間行人及操作。（4）若采用以上方法不能控制刮板輸送機(jī)下滑，則采用單體液壓支柱配合支架排架，單體液壓支柱柱窩設(shè)在需排支架的下一架底座前方，將支柱抵在需排支架的探梁上，配合支架底調(diào)缸將支架探梁向上排，使其所排支架下方推溜框架與推溜桿靠攏，從機(jī)尾向下排。（5）單體液壓支柱兩端要墊好木楔子，每根支柱必須系好雙防倒繩，防止支柱卸壓傷人。（6）所有使用單體液壓支柱進(jìn)行排架、防溜子下滑斜撐時(shí)，必須采用遠(yuǎn)距離操作。

2.實(shí)施效果

在綠水洞煤礦3251南采煤工作面順利開展了工業(yè)性試驗(yàn)并取得良好效果，從根本上改變了急傾斜綜采工作面過隱伏構(gòu)造地段的被動(dòng)局面。

3.結(jié)語

（1）采取多種綜采工作面設(shè)備防滑手段，根據(jù)工作面兩巷收斂段遇不同收斂率及不同超前量情況而調(diào)整液壓支架擺尾量，動(dòng)態(tài)控制下滑量，實(shí)現(xiàn)安全連續(xù)推過地質(zhì)構(gòu)造帶。（2）針對(duì)急傾斜厚煤層隱伏地質(zhì)構(gòu)造地段，研究提出采用注漿加固和擴(kuò)幫鋪設(shè)假頂?shù)扰e措，實(shí)現(xiàn)安全順利通過隱伏地質(zhì)構(gòu)造帶。（3）研究出的一種急傾斜綜采工作面過隱伏構(gòu)造地段配套裝置，通過對(duì)隱伏構(gòu)造段提前進(jìn)行處理，防止綜采工作面推進(jìn)過程中發(fā)生頂板垮冒事故或被迫停采現(xiàn)象，施工工藝簡(jiǎn)單、安全可靠，大大提高煤炭資源回收率，確保綜采工作面安全順利推過隱伏構(gòu)造地段。（4）研究出的一種急傾斜綜采工作面柔性擋矸裝置，從根本上改變了急傾斜綜采工作面機(jī)道擋矸板的傳統(tǒng)施工方式，減少了操作人員進(jìn)出機(jī)道的次數(shù)，有效地降低了安全風(fēng)險(xiǎn)，確保機(jī)道作業(yè)安全可靠，施工工藝得到簡(jiǎn)化，充氣速度快、操作便捷，縮短操作人員進(jìn)入機(jī)道內(nèi)作業(yè)時(shí)間，為工作面安全生產(chǎn)節(jié)約寶貴時(shí)間，可折疊、體積小、重量輕、運(yùn)輸方便，大大降低了職工的勞動(dòng)強(qiáng)度。