淺談連采工作面頂板控制技術及安全支護

劉凱

摘要：對于連采工作面，如何保證工作面的掘進回采安全，成為一個重要的安全生產問題。文章以某礦區連采工作面為工程背景，解析了連采工作面的頂板控制技術、選用何種長度的錨桿及錨桿的間排距、遇到復雜地形時的支護方式、相關安全支護的措施，從而保證連采工作面的安全高效開采。

關鍵詞：連采工作面；頂板控制技術；安全支護；掘進回采；錨桿支護；房采采空區 文獻標識碼：A

中圖分類號：TD355 文章編號：1009-2374（2015）30-0139-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.30.072

1 工程概況

該連采工作面位于某礦一水平三采區，地面標高1314.3～1336.9m，工作面標高1203～1205m。連采工作面范圍內地面地勢西部較高，地表地勢向東北方向傾斜。地面無建筑物或者積水坑，回采過程中若煤柱留設不合理，采空區塌陷對公路會有一定影響。該連采工作面位于兩相鄰工作面回風巷之間，北鄰某連采工作面，東鄰采區大斷層，西鄰三采區集中運輸巷。斷層東部為房采采空區，由于斷層東部保護煤柱留設比較大，房采采空區對該連采面無影響。

該連采工作面煤層厚度約為5.6～6.4m，煤層傾角0°～2°。連采面回采區域煤層頂板向下0.8～1.8m范圍內層理發育，層理面明顯，連采過程中容易出現離層。該工作面煤層厚度整體穩定，僅局部區域可能受原生沖刷影響，煤層厚度略有變化。工作面靠近斷層處因受斷層和節理發育的影響，大斷層以西100m范圍內煤層內生裂隙發育且被方解石填充，煤層采掘過程中容易出現離層或片幫，容易引起煤層頂板冒落。

連采工作面基本頂一般為粉砂巖，直接頂為細砂巖，裂隙發育，局部風化破碎。采區正常涌水量為0.1～5m3/h，最大涌水量為15m3/h。

2 頂板控制技術

2.1 支護設計

根據該礦連采工作面的地形情況，該連采工作面巷道采用錨桿支護。由于錨桿對圍巖支護作用原理及錨桿受力狀態的復雜性，錨桿支護參數的設計大多采用工程類比法及經驗并結合理論計算來確定錨桿支護參數。對于該礦連采工作面，錨桿的支護采用懸吊理論計算錨桿的具體參數，并采用工程類比法加以核實。

2.1.1 錨桿的長度計算：

L=KH+L1+L2

式中：

L——錨桿長度，m

H——冒落拱高度，m

K——安全系數，一般取K=2

L1——錨桿錨入上覆穩定巖層的深度，一般可按經驗取為0.3m

L2——錨桿在巷道中的外露長度（鋼帶厚度+托盤厚度+螺母厚度+0.02～0.05），L2取0.07m

冒落拱高度按下式估算，即：

H=B/2f

式中：

B——巷道寬度，該巷道為5.4m

f——普氏巖石堅固性系數，根據實驗室分析，并查看巖石堅固性分級表，該巖石的普氏巖石堅固性系數取f=4

所以：

H=B/2f=5.4/（2×4）=0.675m

L=KH+L1+L2=2×0.675+0.3+0.07=1.72m

類比該礦一水平三采區其他相似類型的連采面在施工支護的過程中支護的實際情況，故該連采工作面選擇Φ16×2100mm一次性緊固錨桿進行巷道支護。

2.1.2 錨桿的間、排距計算：

a=（Q/KHγ）1/2

式中：

a——錨桿的間、排距，m

Q——錨桿的設計錨固力，該錨桿的錨固力為50kN

K——安全系數，取2

H——冒落拱高度，根據上述公式所得計算結果，取0.675m

γ——被懸吊巖石的重力密度，取γ=21kN/m3

a=（Q/KHγ）1/2=[50/（2×0.675×21）]1/2=1.33m

結合該礦一水平三采區其他相似類型的連采面的施工情況，根據工程類比法，故該連采工作面巷道的錨桿間、排距選為1.2m×1.0m。

2.2 頂板控制技術

2.2.1 正常工作時期頂板支護方式。該連采工作面正常工作時期，巷道頂板采用錨桿支護，采硐與采硐間一般留設1.3～3.1m的支撐煤柱。

2.2.2 特殊支護方式。該連采工作面當遇到特殊的地質構造時，則采取特殊的支護方式，巷道頂板一般采用錨桿、網片聯合支護，每采3條支巷留設15m的隔離煤柱，在工作面運輸巷與回風巷各砌筑一道密閉。而且在回采時，采硐間留設3～5m的大煤柱；回采結束后，兩組支巷間砌筑防爆密閉。

3 連采工作面支護安全措施

（1）若巷道頂板破碎、裂隙發育、煤層變薄時，根據情況相應采取錨桿加密支護、錨桿加金屬網聯合支護等加強支護措施。若巷道出現冒頂預兆時，立即撤出人員及設備，并向隊值班人員匯報，待頂板穩定并支護到位后方可繼續進行作業。（2）打錨桿眼前，必須先進行“敲幫問頂”，將工作范圍、行人區域內頂、幫活矸處理掉，方可開始作業；開機、移機時錨桿機司機必須察看周圍是否有人員或雜物，無問題后方可行走，到位后，首先必須升起穩定靴使前探梁接頂，進行臨時支護。每一掘進循環完畢必須及時支護，要求工作面掌子頭最末一排錨桿距工作面距離不大于該巷道錨桿排距。（3）打眼和安裝錨桿時，應注意鉆架上各液壓油管的情況，防止擠壓油管。（4）司機在安裝樹脂藥卷時，應踩穩站牢，緩慢推動鉆箱，嚴禁打眼時手握鉆桿，防止夾手。支護完畢，錨桿機放下頂棚前，錨桿機司機必須先檢查操作臺上的其他人員和錨桿機材料架上有無人員，確認無問題后方可下放頂棚。（5）打眼時，錨桿司機兩手配合好，扶鉆桿的手在鉆眼位置固定后，必須將手離開，以防鉆桿頂彎夾手。（6）錨桿機行走前，必須收起穩定靴。（7）錨桿機作業時，非操作人員嚴禁在機上逗留；打錨桿必須從外向里逐排進行，嚴禁間隔空頂打錨桿。（8）失效的錨桿必須及時補打。（9）錨桿必須一次緊固到位，嚴禁先打錨桿，后退機緊固。其扭矩力不小于100Nm，錨固力不小于5t。（10）若錨桿機吸塵道或鉆箱堵塞處理時，嚴禁用手試驗吸塵道是否暢通，應用撒干煤塵的方法試驗。（11）安裝錨桿時，注意力集中，防止從錨桿機上掉下傷人。（12）緊錨桿時，人員在機身上站穩，檢查錨桿扳手是否完好，緊固時用力要均勻，防止人員從設備上滑下傷人。（13）錨桿機急停裝置靈敏、可靠，錨桿機不完好嚴禁使用。（14）如在錨桿機上進行緊錨桿、掛風筒等其他非支護作業時，必須切斷錨桿機電源。（15）支護人員必須著裝整齊，防止在安裝錨桿等過程中身體上下移動時掛住操作手把出現誤動作傷人。用完的鉆桿、錨桿、攪拌器等長形物體必須平放在平臺上，以防頂棚上下移動時將其頂彎，崩傷人員。（16）每條支巷做2組錨桿拉力實驗，并做好相關試驗記錄。

4 結語

通過以上的分析，該礦連采工作面采用錨桿支護，選擇Φ16×2100mm一次性緊固錨桿，錨桿的間排距為1.2m×1.0m。該連采工作面正常工作時期，巷道頂板采用錨桿支護，采硐與采硐間一般留設1.3～3.1m的支撐煤柱，遇到復雜地質條件時，巷道頂板采用錨桿、網片聯合支護，每采3條支巷留設15m的隔離煤柱，并且提出了相關的安全支護措施。

參考文獻

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[3] 閆少宏.大采高綜采頂板短懸臂梁-鉸接巖梁結構與支架工作阻力的確定[J].煤炭學報，2011，36（11）.

（責任編輯：蔣建華）endprint