綜采工作面上下隅角強制放頂技術實踐

陳軍民

(山西汾西正善煤業有限責任公司，山西 孝義 032300)

1 礦井概述

61123保護層工作面井下位于三采區北翼，北面距井田邊界煤柱線370 m，南面為三采開拓大巷,東面為3201工作面(已采)，西面為3205工作面(已掘)，下方為61123工作面，工作面蓋山厚度為668 m～743 m。工作面開采砂質泥巖，位于2號煤層上部，距2號煤層間距12 m,巖層傾角1°～10°，平均6°左右，灰黑色，遇水膨脹，含植物根部化石，普氏硬度為2，抗壓強度為20.2 MPa。61123保護層工作面預計絕對瓦斯涌出量為12.24 m3/min(抽采量為8.04 m3/min，風排量為4.2 m3/min)。

61123保護層工作面，工作面實測走向長1 160 m，傾斜長71 m，由運輸巷、材料巷、切割巷構成完整的生產系統，運輸巷與材料巷方位為0°，切眼垂直于兩巷，方位為90°。材料巷與三采東翼回風巷、三采東翼軌道巷，構成回風、行人、運料系統；運輸巷與三采東翼軌道巷通過溜煤眼與三采東翼皮帶巷聯通，構成進風、行人、運巖系統。工作面采用全部垮落法管理頂板，選用ZY4000-08/18L型掩護式液壓支架作為基本架(46架)，ZY3200-12/29型掩護式液壓支架作為排頭架(4架)，共50架。

2 運巷下隅角頂板震動爆破

當運巷下隅角落山頂板垮落不充分時，在運巷端頭支護切頂線南側采用震動爆破方式強制放頂。

2.1 參數確定

通過改變震動爆破施工孔深、孔排距、孔間距、單排孔數、單孔裝藥量，觀測上隅角頂板垮落效果，具體見表1。

表1 61123運巷中深孔爆破放頂階段施工情況

隨著中深孔爆破炮眼施工排距和孔間距的縮小、單孔裝藥量的增加，頂板預裂效果越來越好，懸頂面積逐步減小。但孔深則需要與直接頂厚度相同時，效果則最佳。

當孔深為2.5 m時，排距為2.0 m，間距為0.5 m，角度(與采空區方向水平夾角)為75°，單孔裝藥量為0.6 kg，炮眼布置長度為巷道斷面的80%時，下隅角懸頂面積小于4 m2，頂板垮落充分，達到了頂板垮落充分且經濟的最佳效果。

2.2 爆破鉆孔施工

1) 提前在運巷超前支護范圍內由北向南逐排施工爆破鉆孔。鉆孔垂直巷道布置呈一條直線，鉆孔朝向0°方位角，傾角為75°，鉆孔間距500 mm(東側邊眼距幫300 mm)，排距2 000 mm。

2) 使用鉆機配合直徑為42 mm的專用鉆頭，按照上述鉆孔參數要求施工，鉆進深度為2 500 mm，準確操作鉆機，保證成孔平直度。

2.3 震動爆破施工

1) 頂板震動爆破作業僅在切頂線往北300 mm～500 mm范圍內進行。

2) 爆破前，對端頭支護、超前支護和1#～15#支架進行二次加壓。要求：端頭及超前支護支柱壓力不小于11.4 MPa，支架初撐力不小于24 MPa。

3) 震動爆破效果劇烈時，要及時減少炸藥數量。

3 材巷強制放頂措施

3.1 材巷上隅角破碎劑預裂頂板

當材巷上隅角落山頂板垮落不充分時，在材巷端頭支護范圍至50#支架以南0 m～6 m范圍內，采用充填破碎劑的方法預裂頂板。

1) 參數確定

通過改變破碎劑施工孔深、孔排距、孔間距、孔角度，觀測上隅角頂板垮落效果，具體如表2。

表2 61123材巷高效無聲破碎劑階段施工情況

隨著破碎劑孔施工排距和孔間距的縮小，頂板裂縫越來越明顯，預裂頂板效果越來越明顯，懸頂面積逐步減小。

當孔深為2.0 m，排距為2.0 m，間距為0.25 m，角度(與采空區方向水平夾角)為75°時，上隅角懸頂面積小于4 m2，達到了頂板垮落充分的最佳效果。

2) 鉆孔施工

在材巷超前支護內由北向南逐排施工破碎劑鉆孔。鉆孔垂直巷道布置，朝向0°方位角，傾角為75°，孔間距250 mm，孔徑42 mm，孔深2 500 mm，排距2 000 mm(預裂效果不明顯時及時縮小排距為1 000 mm)，每排鉆孔布置呈一條直線。鉆孔要求布置滿瓦抽管影響外的其他區域，東側鉆孔距幫不大于300 mm，鉆孔間排距誤差不超過30 mm。

3) 浸泡

先將破碎劑干料裝入寬為55 mm，長度為300 mm的阻燃抗靜電纖維袋中，再將一個操作循環所需要的藥卷浸入水中直至停止冒氣泡(水灰質量比為1∶4)，從水中取出等待充填。

4) 充填

自西向東逐孔進行充填。單孔充填時，將藥卷逐根密實地裝填到孔中并分別搗實。裝藥深度為孔深的95%，孔口使用破碎劑潮料封實。浸泡后的破碎劑必須在10 min內充填至孔內。

3.2 材巷超前支護內切縫爆破

1) 頂板切縫鉆孔施工

沿材料巷頂板準確標出各鉆孔位置，從材料巷切頂線以南10 m處開始由北向南施工切縫孔。鉆孔距材巷西側幫700 mm(受瓦斯抽放管路影響時，可適當整體向東調整300 mm～500 mm)，垂直于水平面向上施工，并順巷道布置成一條直線，鉆孔間距500 mm。使用鉆機配合直徑為48 mm的專用鉆頭，按照上述鉆孔參數要求施工，鉆進深度為6 000 mm。

2) 頂板切縫爆破施工

切縫爆破施工位置僅在距離工作面切頂線10 m～20 m的超前支護范圍內進行。在施工完的爆破鉆孔中安裝BTC-1500型聚能管，外徑42 mm，內徑36.5 mm，管長1 500 mm，每鉆孔安裝3根聚能管，聚能管捅到孔底。

4 其他措施

1) 兩巷頂錨桿螺母、托盤及錨索鎖具按照作業規程要求回收完全，材巷非采煤側幫錨桿要在端頭支護范圍內，由北向南逐排進行回收，確?；厥胀耆?/p>

2) 在回收幫錨桿過程中出現片幫時，采用單體支柱配合∏型梁(長度為600 mm)支設貼幫柱，∏型梁順巷幫布置，支柱距幫100 mm，柱距為1 000 mm。

5 結語

61123保護層工作面頂板為砂巖，在工作面推進過程中頂板難以垮落，通過采取上述措施，根據現場觀測記錄，工作面上、下隅角頂板最大懸頂面積為4 m2，解決了工作面上、下隅角難以垮落的局面，防止了工作面瓦斯積聚，為工作面的安全生產提供了有力保障，也為具有類似地質條件工作面的強制放頂提供了技術借鑒。