某礦特殊地質條件下大采高綜采放頂煤工作面頂板控制工藝研究

張 翼

(山西煤炭建設監理咨詢有限公司， 山西 太原 030002)

1 前言

某礦某工作面所采煤層為9#煤層，9#煤層賦存于太原組中下部，上距5#煤層40.90～56.15m，平均距離50.63m。9#煤層賦存穩定，結構復雜，含一至二層夾矸，平均煤厚為11.8m，該工作面采用綜采放頂煤走向長壁采煤法，煤層傾角為12°～36°，平均24°，為緩傾斜煤層。工作面基本頂為細粒砂巖，厚度6～9m，直接頂為泥質灰巖，厚度5～7m，屬于中等易垮落頂板。該工作面機采高度為3.2m，割煤步距0.8m，放煤厚度8.6m，一采一放，采用單輪順序放煤方式，采放比1∶2.69。

該綜放工作面在掘進過程中共揭露斷層9條，經鉆探回采區域內可能揭露兩條斷層，共計11條斷層，全部為正斷層，最大的斷層落差為30m，最小構造的斷層落差為1m，工作面停采線以內主要受11條斷層影響，其中F393、F396、F416、F409、F395、F隱1、F隱2七條斷層會對回采造成較大影響，F413斷層不在工作面圈定范圍內且不導水。其余斷層由于揭露落差較小，對回采影響不大，但在回采期間可能會出現隱伏構造對工作面回采造成一定影響。

根據鉆孔資料及鄰近工作面回采情況分析，工作面整體構造比較簡單，煤層傾角總體變化較小，但可能受隱伏構造、埋深等其他因素造成工作面局部傾角變化較大，頂底板巖性變化較大。據分析，工作面無褶曲、沖刷、風氧化帶等情況，但從相鄰工作面回采情況看，預計回采期間工作面局部可能會揭露小型陷落柱，對回采造成一定影響。

2 工作面頂板控制

本工作面采用ZF12000/22/35型低位放頂煤液壓支架，ZFG12000/24/35型過渡支架進行頂板支護。支架頂梁長度5.325m，端面距不超過400mm，移架、放煤步距0.8m，工作面最小控頂距5.725m，最大控頂距6.525m。

2.1 過斷層期間的頂板控制

本工作面共揭露9條斷層，其余斷層未揭露構造，預計在回采中還將有小斷層出現。結合工作面實際情況,預計斷層處煤層節理發育，煤(巖)體破碎，極易造成工作面煤壁片幫和架前端面冒頂，因此必須加強過斷層期間的頂板控制。

(1)工作面斷層揭露高度在1.0m及1.0m以下時，采煤機司機掌握好采高，將采高控制在3～3.2m，以減少采煤機割巖量。

(2)根據過斷層技術要求，必須將斷層影響范圍內的支架頂梁調整為同一水平，避免架間錯差大、漏頂煤，擴大漏冒頂范圍而影響頂板控制。

(3)斷層影響范圍內不放頂煤，距斷層兩側各5個支架提前將后部輸送機拉回，避免放頂煤時增大頂板的下沉量，而影響端面頂板的控制。

(4)過斷層時，采煤機司機要采用低速通過，并及時調整層位，每刀調整50～80mm，并保證工作面坡度平緩過渡。

(5)頂板破碎時，采用帶壓擦頂移架方式，及時打出護幫板，確保頂、幫完好，支架移過后，要調整好支架平衡油缸，保證支架頂梁與頂板接實。

(6)過斷層期間采取追機拉架的支護方式，并及時打出護幫板護幫。片幫嚴重時，及時超前移架或支設貼幫柱。

(7)斷層處頂板不平時，必須采用道木、板梁等材料構頂，確保支架接頂嚴實、有力。

2.2 過特殊地質構造帶期間的頂板控制

(1)端面距超規定時，應超前移架，片幫深度大超前拉架后，端面距仍超規定時，在機道內支設貼幫柱，防止端面冒頂[1]。

(2)正副巷超前支護過巷道超高構假頂區域及破碎區域時，單體柱及超前架初撐力不低于5MPa。

(3)巷道應力集中區域內易出現頂錨索、錨桿壓斷崩出，必須采用8#鐵絲或菱形網與巷道頂網聯接，對頂錨索、錨桿進行防崩出固定。

3 端頭及兩巷頂板控制

3.1 端頭及兩巷頂板控制方式

(1)上端頭采用一架ZF12000/22/35型中間架支護，初撐力24MPa。

(2)下端頭采用端頭架型號為ZFT25000/23/45支架進行支護，支護最低高度2.3m，最高高度4.5m。頂梁長度12.5m，寬度3.5m，初撐力24MPa。

(3)正巷超前巷：采用4組8架ZQL4500/22/43型超前架,支架寬度4.175m，中心距2.5m；支護總長27m，初撐力24MPa。

(4)副巷超前巷：采用DW42- 250/110X型單體柱配合3.6mπ梁“一梁三柱”垂直巷道支設，排距0.8m，支護長度30m，初撐力11.5MPa。

3.2 工作面上下端頭及兩巷補強支護工藝

(1)工作面上端頭最后一架距煤柱幫空頂寬度超0.5m時，采用“一梁三柱”加強支護，π梁距煤柱幫懸頂間距每超500mm，增設一架π梁支護，π梁間距500mm，前移步距1 600mm，單體柱距梁端0.2m,π梁長3.6m；單體柱必須懸掛防倒鏈、穿柱鞋。超前支護單體柱與支架間的區域與上端頭支護方式相同。若切巷變長，在頂板條件較好時，對上端頭進行加架。

(2)工作面下端頭1#過渡架與2#端頭架間隙寬度達0.5m時，采用“一梁三柱”維護空頂區域，間隙寬度超0.5m后，超寬區域支護與上端頭支護工藝相同，必須確保轉載過橋處安全出口暢通[2]。

3.3 生產過程中工作面上下端頭出現的情況

在實際生產過程中，受輸送機上竄下滑影響，工作面上下端頭及超前巷往往會出現以下三方面的問題：

(1)輸送機上竄，支架向上移動，下端頭空頂面積加大，端頭架距煤柱幫寬度超過800mm時，采用單體柱配合1mπ梁進行支護，柱距1.5m。

(2)輸送機下滑，支架向下移動，上端頭空頂面積加大，當空頂寬度超過500mm時，需要進行補強支護[3]。

(3)兩巷超前受采動影響，會出現網包，生產過程中會造成頂板漏煤、局部冒落等現象，需要進行處理。

4 結語

本文介紹了工作面在過斷層期間、過特殊地質構造帶時等特殊地質條件下的頂板控制工藝，同時介紹了端頭及兩巷頂板的控制方式及補強支護工藝，為綜采放頂煤工作面的頂板控制提供了借鑒意義。