翟鎮(zhèn)井田離層型復合頂板治理研究

楊建飛

【摘 要】論文主要以翟鎮(zhèn)井田2層煤、4層煤的分層為主，構成離層型復合頂板巖性組成分析支護難點，提出適合現(xiàn)場施工的離層型復合頂板治理方案，滿足礦井安全生產(chǎn)需要。

【Abstract】This paper mainly studies the lithology composition analysis and supporting difficulties of the composite roof of separation layer type roof which is mainly composed of 2 layers of coal and 4 layers of coal， puts forward a treatment scheme of separate layer composite roof， which is suitable for site construction and meeting the needs of mine safety production.

【關鍵詞】煤層上分層；復合頂板；治理

【Keywords】coal seam stratification； composite roof； governance

【中圖分類號】TD353 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）11-0180-02

1 引言

翟鎮(zhèn)井田在生產(chǎn)期間對頂板安全造成最大影響的是以2層煤、4層煤上分層為主構成的復合頂板。以煤層上分層及層間夾矸-粉砂巖、炭質(zhì)泥巖為主要構成的復合頂板，結構復雜、層理、裂隙發(fā)育穩(wěn)定性差、抗彎能力差，在礦山壓力影響下易發(fā)生離層，特別是在構造復雜、煤層賦存狀態(tài)頻繁變化的區(qū)段，應力突出，易于發(fā)生垮落冒頂，極難管理。

2 煤巷離層復合頂板治理方案

通過多年生產(chǎn)實踐，針對順煤層上分層、托煤層上分層掘進煤巷的不同施工特點，翟鎮(zhèn)煤礦形成了一整套離層型復合頂板施工方案。

①復合頂區(qū)域施工時，每隔10m頂板打設一深6m的探眼，探明頂板巖性。當巖性發(fā)生變化時，如5m范圍內(nèi)無復合頂板且頂板完整、巖石堅硬，需要修改支護方式時，由施工單位委托地測專業(yè)現(xiàn)場施工探眼，鑒定巖性，匯報礦領導后再更改支護方式。②當頂板以上3m范圍內(nèi)有復合頂時或頂板破碎時，隔排打設一組錨索桁架，每排保證一根錨索，錨索“之”字形布置，錨索繩向巷道兩側傾斜，與鉛垂線的夾角為20-30°，距幫1.2m（如圖1）。③ 當頂板以上2m范圍內(nèi)有復合頂或錨桿錨固端錨在煤中時，每排一組錨索桁架布置（保證每排2根錨索），頂板掛雙金屬網(wǎng)護頂[1]。錨索繩向巷道兩側傾斜，與鉛垂線的夾角20-30°，距幫1200mm。④當2m內(nèi)有復合頂且錨桿錨固端錨在煤中時，當頂板破碎極為嚴重時，再加密錨索桁架至五花布置方式，即打設桁架后保證每排三根錨索。⑤當3m以上有復合頂板但頂板完整時，隔排布置一根錨索或隔2排布置錨索桁架，若頂板破碎時，保證每排布置一根錨索。⑥當頂板破碎嚴重時，錨桿排距最大900mm，預緊力符合要求。使用6m長錨索錨固端錨在煤中時，打設長8m錨索或復棚加強支護。⑦在6404W掘進工作的生產(chǎn)實踐中總結出了應對壓力大、頂板破碎治理效果更為突出的離層型復合頂板支護方式。

6404W掘進工作面復合頂板主要構成為煤層上分層及層間夾矸，以粉砂巖、炭質(zhì)泥巖為主，第一分層距煤層最小處為0.05m，趨向于與煤層合層。

在工作方面掘進期間，對趨向于合層的區(qū)域采用頂板沿煤層部分上分層，底板沿煤層底板掘進，當?shù)谝粚訆A矸厚度較厚，大于等于0.5m時，巷道沿煤層頂?shù)装寰蜻M，盡可能多地回收煤炭資源[2]。為保證巷道頂板以上剩余的復合頂板得到控制，在施工過程中采用施工錨索、錨索桁架的方式加強支護。

施工切眼時，受巷道西側井田邊界F10斷層及上覆6204W采空區(qū)壓力影響，部分巷道處于應力集中區(qū)，巷道頂板、底板、兩幫變形嚴重，巷道頂板破碎、發(fā)生漏頂。漏頂位置位于上分層與上分層交界易發(fā)生離層處。為保證切眼順利施工，在頂板壓力大時，破碎段先后試驗了2種加強支護方案：一是錨帶網(wǎng)+復棚+6m錨索+點柱聯(lián)合支護，二是錨帶網(wǎng)+6m錨索部分代替錨桿+8m錨索+點柱聯(lián)合加強支護。

現(xiàn)場觀測數(shù)據(jù)顯示，在頂板壓力大時，破碎段使用第一種聯(lián)合支護方式，4#測點頂?shù)装逡平俣仍?3-22mm/d之間，使用第二種聯(lián)合支護方式，5#測點頂?shù)装逡平俣仍?.5-11mm/d之間。相互對比發(fā)現(xiàn)，第二種方案效果較好，該方案具體如下：

第一，切眼斷面寬5m，頂板采用長5m的6孔鋼帶，將頂板鋼帶（面向迎頭）從右向左起第三個孔、第五個孔各打設錨索代替現(xiàn)Φ20×2000mm的金屬錨桿加強頂板支護。錨索使用5塊樹脂錨固劑，錨索最小錨固長度不小于1.5m，錨固方式為加長錨（如圖2）。

鋼帶空內(nèi)打設錨索桁架補強支護，采用Φ21.6mm，長度為8m的錨索，使用不少于5塊樹脂錨固劑，最小錨固長度不小于1.5m，錨固方式為加長錨。

安裝時錨索張力預緊力控制在80-100mN，錨索安裝48小時后，如發(fā)現(xiàn)預緊力下降，及時補拉，錨索單根設計錨固力大于200kN。

第二，小循環(huán)掘進，排距不得超過900mm。

第三，鋼帶空內(nèi)補強支護錨索桁架錨索每排三根“五花”形布置、距幫1.2m及巷中，錨索跟割煤前迎頭施工，點柱跟皮帶大機尾后打設[3]。

第四，采用錨索代替錨桿支護時，頂板其余錨桿仍使用Φ20×2000mm的金屬錨桿，當頂板錨桿錨固端錨在煤中時，打設加長錨桿Φ20×2500mm的金屬錨桿，確保錨固端錨在巖石中。

3 回采工作面對于離層型復合頂板的治理

回采工作面對于離層復合頂板的治理除了正常安全生產(chǎn)措施外，通過提升技術裝備水平來治理好頂板。6404W工作面煤厚2.55-3.0m，平均煤厚2.77m，加上可采上分層及上分層與層間夾矸，采高達到2.6-4.12 m，平均3.29m。若采用過去使用的采高最高為3.2m的綜采支架ZY3400，為保證施工安全，在保留0.2m活柱的前提下采高只能達到3m。工作面上控制復合頂板采取留頂煤或撇底煤的方式推采，留頂煤將造成不必要的煤炭資源損失；撇底煤，工作面將采出上分層、層間夾矸及部分煤層，不僅影響煤質(zhì)而且造成煤炭資源損失。為盡可能多地回收煤炭資源，控制住復合頂板，6404W面采用了采高更大的ZY6700型綜采支架，該支架最大采高4m，在保留0.2m活柱的前提下，能達到3.8m采高，不僅完全能夠滿足安全生產(chǎn)需要，而且最大程度地回收煤炭資源，增加經(jīng)濟效益。

4 結語

通過研究掘進、回采期間對離層型復合頂板的治理方案可以得出，以煤層上分層為主要構成的離層型復合頂板可以人為有效控制，關鍵在于生產(chǎn)單位對于復合頂板治理的重視程度，與地測專業(yè)一起做好頂板巖性控制。

在煤巷掘進上錨帶網(wǎng)+6m錨索部分代替錨桿+8m錨索+點柱聯(lián)合加強支護壓力大、頂板破碎段的支護方案經(jīng)受住了生產(chǎn)實踐的嚴格考驗，可以進行推廣應用。提高回采裝備水平，特別是應用新型大采高綜采支架，對于煤層上分層發(fā)育回采工作面的復合頂板治理具有較好的治理效果。

【參考文獻】

【1】秦忠誠. 構造復雜煤層開采[M]. 北京：煤炭工業(yè)出版社， 2009.

【2】李增學. 礦井地質(zhì)學[M]. 北京：煤炭工業(yè)出版社， 2009.

【3】康紅普， 王金華. 煤巷錨桿支護理論與成套技術[M]. 北京：煤炭工業(yè)出版社， 2007.endprint