瓦斯異常區(qū)切頂卸壓收尾支護(hù)技術(shù)應(yīng)用

張 強(qiáng)

（新汶礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司鄂莊煤礦，山東 濟(jì)南 271122）

1 概況

41501 東綜采工作面位于-530 m 水平415 北翼采區(qū)，開采15 煤層，平均煤厚1.03 m，采高1.30 m。煤層直接頂為粉砂巖，厚度約7.0 m，直接底為粉砂巖，厚度1.5 m，普氏硬度系數(shù)均為3.5。工作面采用走向長(zhǎng)壁后退式采煤法，全部垮落法管理頂板。41501 東綜采工作面已接近收尾階段。

2 切頂卸壓支護(hù)方案的提出

1）支護(hù)思路。按照停采后支架前端頂板支護(hù)強(qiáng)度大于后方的思路，在工作面收尾支護(hù)過(guò)程中提前切斷頂板壓力傳遞關(guān)系+補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)工藝，將工作面前后頂板各分成一個(gè)獨(dú)立塊段，弱化頂板壓力傳遞強(qiáng)度，提高回撤通道整體支護(hù)強(qiáng)度，確?；爻菲陂g頂板穩(wěn)定性和回撤期間的通風(fēng)需求。

2）支護(hù)方式。超前切頂+錨索（錨桿）+菱形網(wǎng)+W 鋼帶+錨索梁+重點(diǎn)區(qū)域強(qiáng)護(hù)+支架頂梁下強(qiáng)護(hù)。

41501 東工作面收尾頂板支護(hù)平面示意圖如圖1，41501 東工作面收尾頂板支護(hù)剖面示意圖如圖2。

圖1 41501 東工作面收尾頂板支護(hù)平面示意圖（mm）

圖2 41501 東工作面收尾頂板支護(hù)剖面示意圖（mm）

2.1 切頂技術(shù)

1）切頂位置。工作面推采至距停采線位置10 m 時(shí)，鋪設(shè)第一排菱形網(wǎng)。在鋪設(shè)第二排網(wǎng)時(shí)，停止割煤，拉架支護(hù)到位后，在第二排網(wǎng)中間沿傾向全面打設(shè)一排切頂孔。

2）切頂技術(shù)參數(shù)。切頂孔間距1 m，孔深3.0 m，切頂孔呈直線，角度與工作面頂板垂直，夾角不小于80°，打設(shè)角度保持一致。

3）施工切頂孔工具。打切頂孔采用MQT-50D2型風(fēng)動(dòng)錨桿打眼機(jī)，B19 中空六方接長(zhǎng)式錨桿鉆釬配直徑27 mm 雙翼鉆頭，濕式打眼。

2.2 強(qiáng)護(hù)技術(shù)

2.2.1 頂板強(qiáng)護(hù)

1）頂板錨網(wǎng)帶支護(hù)完畢后，采用錨索梁加強(qiáng)支護(hù)。錨索梁采用走向布置，壓在第四排鋼帶下，間距3.0 m，錨索梁長(zhǎng)1.5 m，在梁兩端0.2 m 位置布置兩個(gè)錨索眼，每根梁采用2 根6.0 m 錨索固定，頂板破碎段加密支護(hù)。

2）在回撤壓力集中點(diǎn)采用木垛進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)，對(duì)端頭等頂板易冒落影響通風(fēng)的地點(diǎn)進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)。

2.2.2 架前強(qiáng)護(hù)

綜采支架停止移動(dòng)后，頂梁前端頂板跨度2.8 m，頂梁前尖端形成持續(xù)受壓狀態(tài)，在架下按照間距1.5 m 支設(shè)一排單體支柱，形成主動(dòng)支撐力，確保支架前尖端較長(zhǎng)時(shí)間受壓狀態(tài)下的安全狀態(tài)。

2.2.3 煤壁強(qiáng)護(hù)

1）煤壁側(cè)距頂板以下1.0 m 打設(shè)一排護(hù)幫錨桿配鋼帶進(jìn)行支護(hù)，鋪掛雙向拉伸塑料網(wǎng)或金屬菱形網(wǎng)，與頂板金屬菱形網(wǎng)沿傾向連接牢固，掛網(wǎng)高度距底板不得大于0.8 m。

2）打完護(hù)幫錨桿后，再按照柱距不大于2.0 m支設(shè)一排貼幫支柱護(hù)幫，壓力顯現(xiàn)較大處柱距按1 m 支設(shè)，初撐力90 kN，并拴牢防倒繩。

2.3 鋪聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

1）工作面推采至距停采線位置10 m 前，必須確保煤壁、支架、溜子順直，自面最下方（或最上方）一個(gè)支架開始逐架自下而上（或自上而下）于支架頂梁上方鋪掛金屬菱形網(wǎng)護(hù)頂。工作面開始逐架鋪掛第一循環(huán)金屬菱形網(wǎng)時(shí)，盡量做到少降架，采取推調(diào)平衡方式，使支架略有低頭，清除支架頂梁前端浮矸，兩人協(xié)調(diào)配合將金屬菱形網(wǎng)展平拉直后鋪于支架頂梁上，支架頂梁托網(wǎng)余網(wǎng)保持在0.3 m 以上，隨之及時(shí)推調(diào)平衡升起液壓支架，將金屬菱形網(wǎng)壓在液壓支架之上。

2）為防止移架拖網(wǎng)，第一排金屬菱形網(wǎng)采空區(qū)側(cè)網(wǎng)邊固定在舊Ф108 mm 鋼管上，放置在支架頂梁上方，升起支架后使第一排網(wǎng)在舊鋼管的固定下連為一體，防止拖網(wǎng)。

3）隨鋪網(wǎng)順采煤機(jī)運(yùn)行方向及時(shí)單向上行（下行）移架，并提前將支架頂梁前多余的金屬菱形網(wǎng)卷起吊掛好。

4）工作面鋪完第一循環(huán)金屬菱形網(wǎng)后(金屬網(wǎng)沿傾向逐片搭接，走向連接)，繼續(xù)推進(jìn)(循環(huán)進(jìn)度0.6 m)，當(dāng)支架頂梁前端余網(wǎng)寬度不足0.3 m 時(shí)，再繼續(xù)沿傾向鋪設(shè)金屬菱形網(wǎng)，把多余的金屬菱形網(wǎng)卷起吊掛好。

5）采用此種方法鋪網(wǎng)至工作面停采，金屬菱形網(wǎng)沿走向護(hù)頂不低于10 m，前六排鋪網(wǎng)期間采高保持在1.6 m。當(dāng)工作面支架停移后，應(yīng)逐步加大采高，鋪第七至第十排網(wǎng)時(shí)，采高達(dá)到1.8 m。

2.4 支護(hù)技術(shù)要求

1）工作面采至距停采線4.0 m 時(shí)，工作面每推進(jìn)1.0 m，沿傾向在頂板施工一排錨桿+W 鋼帶+金屬菱形網(wǎng)支護(hù)，錨桿間、排距1.0 m×1.0 m。

2）W 鋼帶沿傾向使用，排距1.0 m，頂板鋼帶搭接使用（重合一孔），頂板破碎區(qū)段采取補(bǔ)打錨索加強(qiáng)支護(hù)。

3）采用此種方法，工作面推進(jìn)4.0 m，施工五排錨網(wǎng)帶支護(hù)。

4）第一、二排施工的錨桿+W 鋼帶支護(hù)，移架時(shí)必須在每架支架上方錨桿的兩側(cè)放置矸石袋，移架后升在頂板上，防止升架壓壞錨桿螺帽及托盤。放置矸石袋時(shí)，盡量做到少降架，采取推調(diào)平衡方式，使支架略有低頭，清除支架頂梁前端浮矸，自上而下將矸石袋放置在錨桿兩側(cè)，隨之及時(shí)推調(diào)平衡拉移液壓支架，將袋裝矸石壓在液壓支架之上，同時(shí)前移工作面刮板輸送機(jī)及液壓支架。工作面正常拉架過(guò)程中按同樣方法施工。

5）當(dāng)液壓支架頂梁前端挑住第二排鋼帶時(shí)，將液壓支架與刮板輸送機(jī)連接的十字連接頭全部拆除，液壓支架停止移動(dòng)，只移溜不再拉架，并逐步加大采高。液壓支架停止移動(dòng)后，隨工作面的繼續(xù)推采，采用單體支柱移溜。停止移架后保證支架頂梁前端至煤壁之間高度見頂見底，并保證底板平整，液壓支架頂梁前端距煤壁寬度不低于2.8 m，高度不低于1.8 m，并對(duì)支架進(jìn)行二次注液，初撐力不低于24 MPa。

6）在第三排鋼帶上按照間距3.0 m 布置第一排錨索，在第五排鋼帶上按照間距3.0 m 布置第二排錨索，兩排錨索交錯(cuò)布置并代替錨桿支護(hù)。采用長(zhǎng)度6.0 m 錨索，呈三花布置。

7）支架停止移動(dòng)后,及時(shí)對(duì)工作面出口巷道頂板加強(qiáng)支護(hù)，切頂排特殊支護(hù)齊全有效，支柱初撐力不低于90 kN。頂板壓力大及頂板破碎時(shí)，采取加密錨索支護(hù)。

8）工作面支架停止前進(jìn)后保證金屬菱形網(wǎng)甩入采空區(qū)落地不小于1.0 m，保證支架活柱不低于300 mm。支架掐開停止移動(dòng)接茬處，掛設(shè)牢固擋矸簾，確保架間不漏矸。

2.5 抹角

在工作面下出口按照曲率半徑3.0 m 將煤壁側(cè)抹角，隨抹角隨按照間距1.0 m 支設(shè)臨時(shí)支柱進(jìn)行支護(hù)，抹角采用風(fēng)鎬剔挖的方式進(jìn)行。抹角完畢后及時(shí)補(bǔ)打頂板錨桿、錨索及護(hù)幫錨桿支護(hù)，錨桿間、排距1.0 m×1.0 m，錨索間距不大于2.0 m，頂板破碎處加密支護(hù)。

3 施工質(zhì)量和要求

1）聯(lián)網(wǎng)要求。金屬菱形網(wǎng)必須搭接嚴(yán)密、壓實(shí)，網(wǎng)片與網(wǎng)片之間每隔200 mm 扭結(jié)一處，每扣扭結(jié)不少于一圈半。

2）W 鋼帶壓網(wǎng)緊貼頂板，托板壓鋼帶和網(wǎng)緊貼巖(煤)面，接觸面積不小于90%。

3）錨桿和錨索與頂板夾角不小于75°，嚴(yán)禁穿皮。

4）錨桿必須上滿帽，外露長(zhǎng)度不大于40 mm，巖石中設(shè)計(jì)錨固力不小于100 kN，煤中設(shè)計(jì)錨固力不小于50 kN，每個(gè)螺母擰緊力矩不小于400 N·m。錨索外露長(zhǎng)度不大于150 mm，漲拉預(yù)緊力不低于250 kN，長(zhǎng)時(shí)錨固力不低于200 kN。

4 效果分析

1）回撤通道保護(hù)完好。由原來(lái)的隨撤隨冒變?yōu)轫敯逭w緩慢下沉，對(duì)回撤通道形成了有效保護(hù)，回撤結(jié)束前有效風(fēng)量保持在450 m3/min，工作面及下回風(fēng)隅角瓦斯控制在0.1%以下，實(shí)現(xiàn)了安全回撤。

2）提高了回撤速度。切頂卸壓后，避免了因跟冒撕網(wǎng)導(dǎo)致的矸石清理及掩護(hù)單體難回的現(xiàn)象，回撤速度提高了1 倍，由計(jì)劃的每班回撤4 架，變?yōu)榛爻? 架，提前6 d 完成了回撤任務(wù)。

5 結(jié)論

通過(guò)實(shí)施切頂卸壓和強(qiáng)護(hù)技術(shù)，將架后頂板截?cái)啵秹盒Ч黠@，使支護(hù)段頂板壓力大幅度減小，配合強(qiáng)化的頂板支護(hù)措施，保護(hù)了回撤通道的完整性，確保了風(fēng)路的暢通，實(shí)現(xiàn)了安全、高效回撤，為同類條件下的安全施工積累了豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。