綜采工作面冒頂支護技術研究

張華清

摘 要：介紹了四川省川南煤業(yè)公司魯班山北礦地質條件復雜，采區(qū)用了MG500/1130-QWD型雙滾筒采煤機組和ZY4000/18/41型掩護式液壓支架，工作面推至斷層時工作面發(fā)生了冒頂，本文以魯班山北礦1847工作面回采為例，介紹了綜采工作面回采時冒頂處理支護技術方法。

關鍵詞：綜采工作面；冒頂；液壓支架投頂。

1前言

魯班山北礦位于四川省筠連礦區(qū)魯班山勘探井田內巡司背斜以北，行政區(qū)劃屬四川省宜賓市筠連縣。井田走向長5.9km，傾斜寬3.0km，面積約16.5km2。為便于開發(fā)，以+250m標高將井田分為上井田和下井田。含煤地層為二疊系上統(tǒng)宣威組，可采和局部可采煤層四層，煤層賦存平緩，傾角5°～25°。全井田有能利用地質儲量92817kt（其中上井田50330kt），工業(yè)儲量90208kt（其中上井田50330kt），可采儲量70982kt（其中上井田40580kt）。魯班山北礦井田位于魯班山勘探井田內巡司背斜軸以北，工業(yè)場地設在井田西部的平橋，距巡司鎮(zhèn)約3.0km。巡司鎮(zhèn)有公路通往筠連、高縣、平寨、宜賓、巡場以及云南的鹽津、牛街、昭通等地，其中巡司至筠連、高縣、平寨、宜賓的公路從礦井工業(yè)場地附近通過。由宜珙支線金沙灣站接軌至巡司鎮(zhèn)的金筠鐵路從礦井工業(yè)場地經過，礦井接軌甚為方便；由金筠鐵路經宜賓至內昆線和成渝線可通往成都、重慶等城市，交通較為方便。

2工作面概況

2.1 魯班山北礦8號煤層無煤塵爆炸危險性，煤層自然發(fā)火傾向性分類為Ⅲ類，屬不易自燃。煤層為三個分層，本工作面煤層結構復雜（0.70（0.31）2.10，一般有0.05～0.65m的泥巖夾矸）。8號煤層系黑灰色～灰黑色條帶狀暗淡型～半亮型無煙煤，煤層上部0.3～0.9m為半暗～暗淡型煤，煤質較硬；中下部以亮煤為主，煤質相對較軟，中部夾鏡煤及絲炭條帶；底部為暗淡型煤，煤質較硬；頂部及中下部含大量條帶狀黃鐵礦晶粒及方解石脈。

2.2 1847工作面東西走向長630m，傾斜長120m，平均煤厚為3.50m，煤層容重1.55t/m3，煤層傾角13～24.5°，平均傾角18°，工業(yè)儲量34萬噸，可采儲量32.3萬噸，至發(fā)生冒頂事故時，工作面已推進458.0m。

2.3 1847工作面位于巡司背斜的北翼，為一向北傾斜的單斜構造；1847工作面風、機巷等在掘進過中揭露的8號煤層都不正常，煤層受搓動松軟紊亂，該區(qū)域地質構造較復雜，主要受F8125、F8126、F8130、F3127四條斷層影響，造成工作面煤層重復、缺失、傾角變陡，頂底板巖層破碎；煤（巖）層產狀：345～5°∠13～24.5°，平均355°∠18°（詳見附圖1所示）。

2.4 工作面割煤選用MG500/1130-QWD型雙滾筒采煤機組，工作面采用SGZ830/400刮板輸送機運煤，支護選用ZY4000/18/41型掩護式液壓支架。

3 工作面冒頂情況

3.1 1847工作面受斷層F8130影響，當工作面推至F8130發(fā)生了冒頂，造成工作面第17號至28號液壓支架（由下往上）頂上冒頂較為嚴重。

3.2 1847工作面冒頂長度約12米，高度約有5～10米，煤層片幫寬度約有4～5米（詳見附圖二所示），工作面液壓支架不能正常支承到煤層上方頂板，造成工作面無法推進，怎樣將工作面液壓支架投入正常頂板內，這一直是綜采工作面冒頂后處理的最大難題（綜采工作面投頂）。

3.3 綜采工作面冒頂后液壓支架投頂，原采用的措施一般是架設“一梁二柱”支護或“超前導管”，但操作困難且不可靠 （若采用“一梁二柱”支護在割煤時易使單體支柱傾倒造成工作面二次冒頂；采用“超前導管”在割煤時易造成煤壁片使“超前導管”失去支護作用造成工作面二次冒頂）。根據近年來錨索在巷道支護中的成功應用，決定試驗“錨索+工字鋼梁”支護替代單體支柱“一梁二柱”支護或“超前導管”。

3.4 采用直徑15.5mm，長度10米的錨索，錨索末端采用4條樹脂卷穩(wěn)固（錨固力達20噸），配合11號工字鋼（長度根據現(xiàn)場情況確定）。在煤壁側采用錨索懸吊11號工字鋼梁，另一端插到液壓支護頂梁上，每架液壓支架頂梁上插兩根11號工字鋼，然后在11號工字鋼梁上背接木垛，保證在工作面能正常投頂。

3.5 采用11號工字鋼梁支護頂板然后每割一刀煤，工作面推進一刀再拉架一次（推進度0.6米），若工作面頂板冒頂重復采用上述支護形式進行支護。

4 安全管理

4.1 綜采工作面冒頂采用錨索梁支護后，在割煤時采煤機滾筒沒有碰到單體支柱的危險，減少了設備的損壞，使作業(yè)的安全性大為提高。

4.2 推溜、拉架時不須要人工進行更換單體支柱，減少人工更換單體支柱，有效空間增大，減少了棚式支護對安裝作業(yè)的制約，安裝作業(yè)空間增大，作業(yè)的安全性大為提高。

4.3 取消更換單體支柱的時間，增加了采煤機的開機率，使工作面冒頂段投頂更安全、更快。

4.4 錨索支護下的整個空間比被動支護下的空間安全，采用錨索支護，能及時對圍巖進行控制，并充分利用頂板的自承能力，抑制頂板離層，防止冒頂事故的再次發(fā)生。

4. 5 錨索安裝工藝與單體“一梁二柱”相比，具有小巧靈的特點，避免了架設笨重“一梁二柱”及其作業(yè)的危險性。

5 技術管理

5.1 綜采工作面冒頂采用錨索梁支護，簡化了支護工藝，縮短了在綜采工作面冒頂地段下作業(yè)的時間，為加快投頂奠定了基礎。

5.2 在相同的條件下，錨索支護與“一梁二柱”相比，減小了工作量和資金的投入，且安全系數增加。

6支護效果

從1847工作面冒頂后采用錨索梁支護，在綜采工作面推進頂板支護基本處于穩(wěn)定狀態(tài)，錨索支護投頂很成功，比傳統(tǒng)的“一梁二柱”或“超前導管”支護在頂板控制方面具有很大的優(yōu)越性。

結語

綜采工作面冒頂采用錨索梁投頂支護替代原來的“一梁二柱”支護或超前導管支護優(yōu)越性明顯。技術上先進，經濟上合理，投頂速度快，增加了綜采工作面的推進時間，工人的勞動強度大大減輕，使工作面投頂更安全可靠，成本降低，具有較高的社會效益和經濟效益。

參考文獻

[1]武建國.大采高綜采工作面與巷道圍巖控制技術研究[D].太原理工大學.2004.