1404工作面壓死支架原因分析及處理措施

王 濤（山東華源礦業(yè)公司內蒙古項目部武家塔煤礦,山東 泰安 271219）

1404工作面壓死支架原因分析及處理措施

王 濤
（山東華源礦業(yè)公司內蒙古項目部武家塔煤礦,山東 泰安 271219）

淺埋深近距離煤層采空區(qū)下綜采工作面，頂板壓力異常增大壓死支架的原因分析及處理措施。

煤礦工作面；壓死支架；支架處理

1 1404工作面概況

1404工作面為內蒙古武家塔煤礦4#煤層自北向南排列的第四個工作面，南鄰已掘1405回風順槽、北部為1403綜采工作面采空區(qū)、西部為4#煤層的邊界煤柱，東靠總回風巷。工作面長度175m，走向長平均為860m，煤層平均厚度1.75m，煤層底板標高為 +1042.1～1052.5m、埋深110-115m， 1404工作面采用綜采一次采全高，走向長壁后退式采煤法，全部垮落法管理頂板。采用MG2×65/312-WD型雙滾筒采煤機割煤、SGZ630/220型刮板輸送機運煤、ZY6400/11/22 、ZY6400/13/26（端頭）型液壓支架支護頂板，共有支架118架，該支架平均支護強度為0.83～0.95MPa。

采煤范圍內地表標高+1154.86m～+1165.64m，地形教復雜，受毛烏素沙漠的影響，本區(qū)大部被風積沙覆蓋，黃沙黃土厚度20-30m，區(qū)內溝谷縱橫，多為向源侵蝕。

1404工作面煤層直接頂為3.5m的泥巖，巖內生裂隙發(fā)育，老頂為7.5m的砂質泥巖，堅硬性脆，裂隙發(fā)育， 直接底為為粘土巖，厚度2.6m，堅硬性脆，老底為砂質粘土巖，厚度5.0m。 4層煤之上3層煤早已開采，受當時開采條件限制，留下大量的煤柱和采空區(qū)，3層煤厚為4.32～5.91m，平均5.02m，底板標高1066-1069m，由西北向東南有變薄趨勢，煤層結構簡單。3層煤頂板巖性主要為砂質泥巖、泥巖，底板巖性為粉砂巖、砂質泥巖及細砂巖。距地表85-91m, 底板巖性為粉砂巖、砂質泥巖及細砂巖。與4層煤層間距為18.55～29.80m，平均21.98m。

2 工作面的壓死支架情況

（1）2014年9月16日,1404工作面運輸順槽推進75.5m，回風順槽推進77.7m，由于連續(xù)降雨，從9月16日中班至9月18日井下撤人停產 ，17日下井巡查時， 發(fā)現(xiàn)1404工作面20-80#支架多數(shù)達到40MPa以上，機道破碎，頂板斷裂下沉，部分支架壓成死架，處理7天后恢復生產。

（2）2014年11月11日早班8：30左右，1404工作面累計推進333米，工作面正在進行檢修設備，整個工作面支架初撐力大部分在25-27MPa,其中15-95#支架處煤壁爆幫嚴重，特別是高71-80#支架支架壓力最高達到35Mpa，機道頂板破碎，已經(jīng)拉超前架進行了支護 。9：40分左右， 跟班管理人員聽到頂板逐漸有響聲，聲音逐漸增大，好像是有支架的正上側發(fā)出的，便立即組織人員撤離工作面。等待大約30分鐘后，進入工作面發(fā)現(xiàn)19-81#支架下沉嚴重，溜子內堆滿片落煤塊。19-36#架前梁與電纜槽垂直距離平均在30cm，37-59#架前梁與電纜槽垂直距離平均在20cm，60-81#架壓成死架，個別支架前梁與刮板運輸機電纜槽垂直距離10cm左右。

3 壓架原因分析

（1）4層煤之上上3層煤已房柱式開采完畢，留下大量煤柱，頂板冒落很不充分。四層煤頂板距離三層煤平均間距21.98m，三層采空區(qū)遺留的煤柱會對四層的開采造成一定影響，部分段會形成應力集中，使工作面壓力增大。

（2）由于三、四層煤間距平均只有21.98m,四層煤開采頂板跨落后，必然引起上部三層煤頂板的再次垮落，三層煤之上大部分巖石為砂質泥巖、泥巖等強度較低的巖層，在其上覆蓋更加松散黃土和黃沙，經(jīng)過2次垮塌后塌落裂隙范圍直達地表，3層之上的頂板組合結構承載能力大大降低，并逐漸將上覆層的重量壓向4層煤老頂，4層煤工作面的部分支架承擔的壓力遠遠超過其額定工作阻力，部分支架壓安全閥卸載下縮最終變成死架。

（3）經(jīng)過調查發(fā)現(xiàn)，壓死支架時工作面均未割煤生產、處于停產狀態(tài)。發(fā)生工作面急劇來壓前，地表已出現(xiàn)明顯下沉和裂縫，這一點通過了解地面附近居民得以證明，大約超前工作面來壓4-12小時。分析認為，4層煤老頂垮塌后引起3層煤頂板垮塌下沉后，上覆巖石逐漸壓實直至造成4層煤工作面壓垮，部分支架被壓死。

4 處理壓架措施

本面煤層平均厚度只有1.75m左右，壓成死架段，支架高度降至0.9-1.1m左右，支架下空間狹小，幾乎沒有人員工作空間，因此不能采取在支架下臥底的方法，只有采用挑頂放落架上矸石的方法，再升起逐漸恢復支架正常工作狀態(tài)。

采取從壓死支架區(qū)段兩側同時向中間的處理順序以加快處理進度。首先在正常支架的掩護下，采用風鎬或放炮方式破碎死架上方矸石，人工清理矸石至工作面運輸機后統(tǒng)一運走。清理支架上方矸石需人工進入死架上方時，可采取短木柱或高度適合的矮單體液壓支柱進行臨時支護。每處理完一個死架上方矸石、有足夠升架空間后及時升起支架至正常狀態(tài)。

處理死架需注意的幾個問題：1、需放炮處理矸石時，嚴格執(zhí)行放炮站崗等有關放炮的一系列操作程序和安全規(guī)定。2、工作面運輸機開停信號靈敏完好，人員在機道工作時運輸機必須停電閉鎖，開停時由專人統(tǒng)一指揮，防止出現(xiàn)意外。3、在死架頂梁上方工作時，必須有防止頂幫片落傷人的措施。4、加強通風和氣體檢測，防止有害氣體積聚。5、在處理死架過程中，隨時監(jiān)測工作面壓力顯現(xiàn)情況，防止頂板二次來壓造成意外。若遇到頂板再來壓劇烈時，先撤出人員，待工作面壓力穩(wěn)定后再進入工作面。

5 今后的防范措施

加強工作面支架壓力觀測，及時預測預報周期來壓，以便提前采取加強支護措施；加強地表塌陷區(qū)巡查，發(fā)現(xiàn)地表出現(xiàn)明顯下沉、裂隙增大等現(xiàn)象時，提前發(fā)出來壓警報，以便采取應對措施；加強設備檢修治理，保證工作面勻速推進，防止因長時間停產而造成頂板壓力逐漸集中于支架上方；加強工作面支護質量，保證工作面支架初撐力達到24Mpa以上，兩巷的超前支護采用三排單體液壓支柱；在工作面兩巷備有一定數(shù)量的單體液壓支柱；研究在下一個工作面更換高工作阻力支架的可行性。

王濤(1969.10--),男,山東齊河人,本科,工程師,副總工程師,研究方向 ：煤礦開采。