采煤工作面順槽人工假頂處理冒頂施工工藝的應用

王紅亮+宋作文+王延年+苗榕+李軍

摘 要：在井巷掘進、采煤作業過程中，受采動影響，地下巖體應力分布不均、地質構造變得復雜，巷道出現變形或遭到破壞。如果維護不當，極易導致冒頂事故發生。主要介紹了在采煤工作面順槽地質構造帶處理冒頂事故的一種有效的施工工藝。

關鍵詞：采煤工作面；順槽；人工假頂；冒頂施工

中圖分類號：TD327.2 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.08.126

在井巷掘進、采煤作業過程中，受采動影響，地下巖體原巖應力失衡，巷道周邊巖體自穩降低，且在原巖應力重新分布平衡應力的過程中，巷道周圍的煤巖體發生了移動。在此過程中，巷道內的支護體系受到了各種力的作用，致使支護體系嚴重變形或遭到破壞。如果處理、維護不當，極易出現冒頂事故。

在巷道掘進和采煤過程中，常會遇到斷層、褶曲等地質構造。這些地方往往會出現頂板破碎、傾角變化、煤層變軟、淋水增大等現象。斷層破壞了煤層的完整性，造成裂隙和破碎帶；褶曲的出現使煤巖層起伏彎曲、頂底板破碎、煤巖層松軟。如何有效處理和預防冒頂事故則成為井巷工程面臨的主要問題之一。

1 概況

1.1 8103工作面概況

8103工作面屬3#煤，賦存于二疊系山西組地層中部，為陸湘湖泊型沉積，煤層厚6.2 m，含兩層夾矸。該工作面煤層整體上為一由北向南傾斜的單斜構造，傾角為1°～9°。

1.2 冒頂區概況

冒頂區位于8103工作面回風順槽，距工作面里切眼20 m處。冒頂區長20 m，寬5 m，冒頂高度最高達5 m，巖石垮落2 m，位于斷層（F304，H=5 m，<70°）附近。

冒頂區前后都是錨網支護，且冒頂區與端尾間采用單體液壓支柱配π型鋼梁作超前支護頂板管理，冒頂區在超前支護范圍外。

2 冒頂區處理方案

2.1 加固處理

首先在冒頂區前后至少20 m的范圍內加固，防止冒頂區范圍擴大。施工時，必須從遠處向冒頂區延深，并根據頂板情況隨時執行“敲幫問頂”制度。如果有特殊變化，要及時匯報。同時，在施工時，還要掌握煤巖層節理情況。常用的加固方法為：補打Φ22 m×8.3 m的大孔徑預應力錨索，并用鋼筋梯子梁進行“#”字形聯鎖；接著進行復合支護，打設一梁三柱的單體液壓支柱配大板，排距0.8 m，柱窩要墊好鞋板，保證在實底上不能有浮煤，梁、柱要用麻繩聯鎖，防止受壓不平衡柱倒傷人。

2.2 冒頂區處理

2.2.1 找頂處理活煤矸

對于找頂處理活煤矸，必須在跟班隊或班組長的監護下，由有經驗的老工人用專用敲幫問頂工具對冒頂區的活煤矸進行處理。敲幫問頂人員應站在安全地點，監護人員應站在敲幫問頂人員的側后方，以保證安全退路暢通。

2.2.2 打設臨時點柱和臨時木垛

在完成冒頂區邊緣敲幫問頂且確保無危險后，組織骨干力量打設幾根點柱，以起到支撐的作用。點柱間距應盡量控制在能容納一個本垛的范圍內。點柱打設好后，在有專人監護的情況下，作業人員首先用專用敲幫問頂工具處理活煤矸，然后視現場情況集中力量迅速在冒落的煤矸上打設“#”字形臨時木垛。打設時，由冒頂區邊緣向內逐個打設，且采用1.5 m長的道木交替打設。最后配合大板、剎桿、木茬等將頂板絞實。每打設一個木垛，木垛最上方貼近頂板時，必須向前方伸出兩根大板，以起到挑頂和臨時維護頂板的作用。下一個臨時木垛要與其伸出的大板聯鎖，這樣能防止再次來壓對木垛造成沖擊，甚至將木垛推倒。如此多次操作，在冒頂區打設若干個臨時木垛來控制頂板，防止再次來壓，為下一步全錨支護創造安全的工作環境。圖1所示為高頂區施工前臨時支護剖面。

待冒頂區頂板臨時控制好后進行錨網支護。首先在點柱與木垛空隙間打設錨桿和錨索，鋪網后用鋼筋梯子梁聯鎖。當臨時點柱和木垛空間的頂板維護好后，再慢慢從上到下、從邊緣到中間拆除點柱和木垛。在拆除過程中，要時刻觀察頂幫情況，作業人員要手疾眼快，行動迅速，并且嚴格執行“敲幫問頂”制度，時刻注意身邊的情況，保證退路暢通。待臨時點柱和木垛拆除后，按錨網支護要求支護。作業期間，必須保證工程質量，嚴格按規程要求施工，鋼梁梯子梁必須橫豎聯鎖。

冒頂支護完成后，拆除所有臨時點柱和木垛并回收，然后組織力量清理冒落的煤矸石。

3 人工做假頂

冒頂區從底板到頂板將近8.5 m高，給回采造成了極大的影響，頂板不易維護；同時，采煤支架容易歪倒傾斜，影響回采進度，因此要做一假頂來充填冒頂區。

人工做假頂時，采用打設起吊鋼絲繩吊掛大板并在大板上打設木垛的方式，大板長4.8 m，道木長1.5 m。預先在大板上均勻鉆制4個直徑為30 mm的預留孔，便于鋼絲繩吊掛穿進和插出。將鋼絲繩固定在頂板的錨索上，大板下方至底板的距離為原巷道的凈高度（3.5 m）。在吊掛的大板上打設的木垛為1.5 m高，相臨木垛要相互聯鎖，以防來壓推倒；木垛要吃勁，不能有虛頭，要用托板、木楔背緊背實。圖2所示為高頂區域施工后斷面。

4 冒頂區的防護措施

冒頂區的防護措施主要有以下幾種：①加強施工管理，嚴格按規程要求作業；②加強對頂板離層儀的觀察，如果有變化，及時匯報，并采取相應措施；③在構造復雜的地段采用復合支護，并延長復合支護長度；④在回采過程中，加強端頭、端尾超前維護，延長維護長度；⑤優化支護參數，按實際情況合理改變支護材料的長度和強度；⑥增強頂板管理意識，加大監管力度，嚴格落實責任；⑦掌握頂板活動規律，采取有針對性的維護措施。

5 結束語

采煤工作面順槽人工假頂處理冒頂施工工藝的應用使回采生產很快步入了正軌。該施工工藝的應用不僅為回采工作面的生產創造了有利條件，為作業人員提供了有力的安全保障，還為今后的井工開采，比如在斷層及其他地質構造帶附近的巷道維護、冒頂事故的處理提供了借鑒和依據。

〔編輯：劉曉芳〕