復合軟巖頂板松軟煤層綜采工作面安全高效回采技術應用實踐

紀奉玉

摘 要：伊犁永寧煤業化工有限公司潘津工業煤礦2201工作面頂板巖石以粉砂巖為主，次為泥巖，屬于易軟化的軟弱巖石，裂隙發育，節理較多，穩固性差，易沿裂隙產生開裂或側向脹裂；工作面回采期間受礦壓影響，易出現漏垮型冒頂；對工作面回采施工安全及煤質管理影響較大，文章介紹了通過采用“超前帶壓跟機拉架”、“超前擴幫錨網索支護”等綜合頂板控制技術，實現了綜采工作面安全高效回采。

關鍵詞：軟巖頂板；松軟煤層；頂板控制；安全高效回采

中圖分類號：TD421 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）20-0155-01

1 工作面概況

2201綜采工作面位于22號煤采區北部，工作面北為23～25#煤層采動影響保護煤柱，南為2202工作面采空區，西鄰2201軌皮順聯絡巷保護煤柱，東至井田邊界保護煤柱。

2201綜采工作面采用走向長壁后退式采煤法，回采工藝為綜采放頂煤，全部垮落法處理頂板；工作面長83m，平均走向長度為1273m，可采儲量40萬t，設計服務年限約5.3個月。煤層厚度平均3.9m，煤層內外生裂隙高度發育，裂隙基本與工作面走向垂直，回采極易出現片幫。

工作面總體為單斜構造，煤層傾角13°～24°，平均約17°，工作面頂板巖石以粉砂巖類為主，次為泥巖，頂板裂隙發育，節理較多，穩固性差，易沿裂隙產生開裂或側向脹裂，為復合頂板；同時煤層頂板抗壓強度在11.00～34.70Mpa之間，頂板圍巖的抗壓強度較低，屬于不穩定軟弱巖層。

工作面主要設備有MG160/375-WD1雙滾筒采煤機1臺， SGZ630/2×160刮板輸送機1部，SZZ630/110轉載機1部、PLM500/110破碎機1臺，ZFG4800/17/30端頭架2臺，ZFG4400/17/30過渡架4臺，ZFG4200/17/30中間架52臺。

2 影響工作面安全高效開采的因素

2201工作面頂板巖層以粉砂巖類為主，次為泥巖，巖層裂隙發育，節理較多，穩固性差，抗壓強度低，頂板極不穩定，周期來壓步距6～8m，來壓步距小；同時工作面煤層內外生裂隙高度發育，裂隙基本與工作面走向垂直，回采期間受工作面周期來壓影響，工作面煤墻易出現離層、片幫，致使工作面液壓支架端面距過大，出現漏垮型冒頂，嚴重影響工作面安全高效回采。

3 頂板管控技術方案

3.1 超前帶壓跟機拉架

工作面正常回采期間滯后采煤機3～5架開始移架，工作面頂板暴露時間較長，遇裂隙發育軟巖頂板，易出現漏頂現象；通過采用超前帶壓跟機拉架，即采煤機割煤后，緊跟跟前滾筒拉超前支架，拉架期間執行帶壓擦頂、少降快拉的拉架方式，可有效減少頂板暴露時間，保證頂板完好性。

3.2 “錨網索”超前控頂技術

工作面機尾段煤層裂隙極為發育，且沿工作面走向開裂，正常回采期間受礦壓影響出現大面積片幫，支架端面距過大造成漏頂；通過采用超前擴幫進行“錨網索”支護控制頂板，即對易片幫、漏頂地段進行風鎬擴幫，單體液壓支柱配合鉸接梁進行臨時支護，采用“錨網索”對頂板進行超前加強支護，有效控制頂板冒落范圍，確保安全高效回采。

3.3 超前“錨網索”支護參數

（1）距58#支架外沿不超過500mm施工第一排錨桿，間排距為1000mm×700mm，每根錨桿使用2支MSCK2350樹脂錨固劑，鐵托盤規格為150×150×8mm，錨桿眼孔徑為32mm。使用LDZ-200型錨桿拉力計檢測Φ20×L2000mm高強錨桿時，壓力表讀數不小于19 MPa。使用扭矩扳手測試Φ20×L2000mm高強錨桿螺母扭矩時，扭矩讀數不小于150N·m。

（2）鋪設鋼筋網。鋼筋網規格為2000×1000×Ф4.0mm，網格規格為100×100mm，采用Ф4.0mm鋼筋焊接。鋼筋網搭接長度為200～300mm，每200mm使用雙股14#鐵絲連接，扭轉不少于3圈。

（3）58#支架～51#支架區域由上至下沿工作面布置錨索，間距2500mm，排距700mm。錨索采用規格為Φ15.20mm的鋼絞線加工，長度為7300mm，每根錨索使用4支MSCK2350樹脂錨固劑，鋼托盤規格為300×300×14mm，錨索眼孔徑32mm。使用MS15-180型錨索張拉器加壓錨索時，壓力表讀數不小于31.5MPa。

4 安全技術保障措施

（1）工作面回采期間遇煤墻片幫，及時拉超前架支護頂板，采用伸縮梁、護幫板支護煤墻，防止片幫范圍擴大。（2）工作面回采期間，支架頂梁出現空頂，及時采取圓木或半圓木進行背頂，確保接頂嚴實，支撐有力。（3）工作面回采期間遇頂板破碎，應及時采用超前帶壓擦頂跟機拉架，確保暴露頂板及時得到有效支護。（4）工作面回采期間應加強工作面工程質量管理，確保工作面液壓支架站位正確，支架接頂嚴實、支撐有力。（5）回采期間若煤墻片幫面積大，應采用超前擴幫進行“錨網索”進行支護，“錨網索”支護前應采用單體液壓支柱配合鉸接梁進行臨時支護。（6）超前“錨網索”支護施工期間，必須將采煤機、刮板運輸機停電閉鎖，并掛牌管理。（7）超前“錨網索”支護施工期間，施工人員接近煤壁前必須先清理退路，并嚴格執行敲幫問頂制度，用長柄工具提前找掉頂板活矸、活石，并使用單體支柱配合鉸接梁對施工地點煤墻及頂板進行臨時支護，防止片幫、漏頂傷人。（8）超前“錨網索”支護施工期間，人員必須站在頂板支護完好的區域施工，嚴禁空頂作業。（9）超前“錨網索”支護施工期間，嚴禁操作施工地點15m范圍內液壓支架，該范圍內的液壓支架要插上閉鎖銷，防止支架誤操作。（10）超前“錨網索”支護施工期間，跟班領導為現場安全負責人，負責現場指揮，發現安全隱患及時處理，確保施工現場安全。（11）工作面超前擴幫進行“錨網索”支護放在早班施工，支護距離應滿足中夜班回采距離，確保工作面安全快速回采。

5 效果評價

2201綜采工作面回采期間，出現過因超前支護不及時，造成工作面機尾段漏頂現象，通過礦領導及技術人員現場指導和專盯，采取擴大超前支護范圍、增強超前支護強度、及時拉超前架等方法，最終保證了工作面安全順利回采。

6 結語

通過對工作面地質條件、周期來壓步距、回采速度等方面進行綜合分析，科學、合理確定了工作面遇裂隙發育軟巖頂板地段的超前支護形式、移架方法等技術參數，提出了裂隙發育軟巖頂板綜采工作面綜合頂板控制技術，并采取了安全技術保障措施，最終確保了工作面安全。

參考文獻

[1]楊俊哲.綜采工作面冒頂事故預防預處理措施[J].煤炭工程，2009，（6）.

[2]邵洪杰.大傾角大采高“三軟”煤層綜采面安全高效開采技術[J].中國新技術新產品，2014，（6）.endprint