1307（上）工作面冒頂原因分析及處理

李軍會

（山西晉煤集團沁水胡底煤業(yè)有限公司，山西 晉城 048214）

綜采工作面在回采過程中受采空區(qū)、地質(zhì)構造、周期來壓等影響，工作面出現(xiàn)應力集中破壞區(qū)，若應力集中破壞區(qū)煤體松軟，頂板不穩(wěn)定，很容易出現(xiàn)煤壁片幫、頂板離層下沉現(xiàn)象，導致端面距加大，甚至發(fā)生端面冒頂事故。當工作面頂板出現(xiàn)破碎、局部冒漏現(xiàn)象時，必須合理分析破碎、冒漏機理，采取合理有效的對策措施，保證工作面安全高效回采。

1 概述

山西晉煤集團沁水胡底煤業(yè)有限公司1305（上）工作面位于井田3 號煤一盤區(qū)，工作面北部為五條開拓大巷，南為礦井邊界，西為回采結(jié)束的1303（上）工作面，東為正在掘進的1307（上）工作面。

1305（上）工作面設計走向長度為985m，傾向長度為175m，工作面回采煤層為3#煤層，平均厚度為5.76m，采用綜采煤合放頂煤工藝，采煤高度為2.76m，放煤高度為3.0m。

2 工作面冒頂情況及原因分析

1305（上）工作面頂板冒漏主要發(fā)生在工作面機頭、中部區(qū)域。工作面回采至340m 處時出現(xiàn)第一次冒頂，冒頂深度為1.7m，冒頂寬度為2.2m，采用錨索吊棚施工人工假頂進行維護，工作面順利通過。當工作面回采至422m 處時出現(xiàn)第二次冒頂，冒頂區(qū)域位于9#、10#支架前方，冒落深度為1.9m，冒落寬度為3.5m，冒落處頂板出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象，導致9#、10#支架前探梁受力向下擠壓，支架移架困難，且在移架時很容易導致整個工作面頂板完全垮落。分析冒頂?shù)脑蛉缦拢?/p>

（1）1305（上）工作面處于較深的位置，較大的壓力導致工作面頂板及煤壁應力明顯集中，隨著綜采工作面的不斷推進，煤壁垂直方向壓力增大，煤體節(jié)理裂隙發(fā)育，且不斷向回采煤體中部延伸，造成煤壁片幫嚴重。隨著工作面煤壁片幫面積不斷增大，造成工作面端面空頂距加大，頂板支護不及時，從而導致工作面發(fā)生冒頂現(xiàn)象。

（2）由于1305（上）工作面西部為1303（上）工作面采空區(qū)，間距為25m，工作面在回采過程中采空區(qū)殘余應力對機頭處頂板破壞嚴重，使頂板裂隙發(fā)育，頂板穩(wěn)定性下降，工作面移架、降架時裂隙頂板受集中應力破壞，破壞了頂板平衡受力狀態(tài)，導致頂板出現(xiàn)下沉、斷裂現(xiàn)象。

（3）1305（上）工作面采用放頂煤回采工藝，頂煤厚度為3.0m，采煤機截割深度為0.8m，工作面回采后采用從機頭到機尾一次性移架方式，移架周期為1.5h，在此期間頂煤承載能力差，同時在支架頂梁剪切破壞作用下，頂煤出現(xiàn)破碎、冒落現(xiàn)象。

3 工作面冒頂治理措施

3.1 冒頂治理方案確定

由于工作面在422m 處冒頂區(qū)域大，且頂板出現(xiàn)斷裂，破壞了直接頂穩(wěn)定性，采用傳統(tǒng)人工假頂法過冒頂區(qū)域難度大，支護效果差，所以通過現(xiàn)場觀察，決定對該處冒頂區(qū)域采取安裝改革道夾板、羅克休泡沫充填以及馬麗散固化等聯(lián)合方法進行治理。

羅克休泡沫采用高膨脹性的樹脂材料制成，在惡劣地質(zhì)構造的工作面使用，具有膨脹性強、反應快、穩(wěn)定性高、受力穩(wěn)定、價格低的特點。

馬麗散新型的化學材料，在樹脂與催化劑共同作用下，能夠迅速地使煤巖層產(chǎn)生化學反應生成聚亞膠脂，有效地對破碎煤壁的空隙進行填充，能夠?qū)⑵扑榈拿簤K粘連在一起，提高了破碎煤壁整體的穩(wěn)定性。

3.2 施工工藝

（1）在清理冒頂區(qū)域支架頂部矸石前，先將機組移動到機尾處。對冒頂區(qū)域支架的完好性進行檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。若支架受壓變形，在支架前探梁下安裝帶帽單體柱，由專人采用長柄工具將冒頂區(qū)的矸石從兩頭向中間由下及上進行徹底清理。為了確保溜子能夠正常開啟，施工人員需在溜子上搭蓋板，防止矸石卡住溜子，待所有矸石全部人工破碎后再將其拉出。

（2）當冒頂區(qū)域煤矸全部清理完成后，在兩個支架間穿6 根長度為5.0m 的工字鋼，分別由兩側(cè)向中間穿針。遇到支架端面距比較大時，可以通過在工字鋼穿一個孔，再利用道夾板將工字鋼連起來，如圖1 所示。

（3）道夾板由兩根長度為3.0m、寬度為0.1m方鋼組合，兩根方鋼之間采用螺栓活動連接。安裝時，道夾板一端與支架頂梁固定，另一端通過掏槽安裝在工作面煤體內(nèi)，共計安裝4 組道夾板，間距為1.2m。

圖1 工作面冒落區(qū)治理剖面示意圖

（4）若施工地點高度超過3.0m，且施工過程中繼續(xù)有煤矸冒漏時，必須搭設臨時掩體，可將5m 圓木的一頭頂在煤幫上，另一頭使用錨鏈與支架頂梁固定，完畢后在圓木上方鋪一層半圓木，并用鉛絲進行固定。

（5）道夾板及鋼針全部安裝完成后，采用半圓木對冒頂區(qū)域進行架垛支護，并與冒頂處頂板接觸嚴實，最后采用羅克休對冒頂區(qū)進行填充封堵。

（6）工作面冒頂區(qū)域維護完成后，為了防止在回采過程中冒頂區(qū)域進一步擴大，以工作面煤體施工注漿鉆孔進行固化。鉆孔施工在運輸順槽側(cè)煤壁上，距頂板間距為1.5m，鉆孔仰角為60°，鉆孔深度為10m，鉆孔間距為3.0m，共計施工6 個鉆孔，第一個鉆孔距工作面間距為4.0m。如圖2 所示。

（7）注漿鉆孔施工完后，采用氣動注漿泵及注射槍依次對鉆孔注入馬麗散漿液。

圖2 工作面注漿鉆孔平面布置示意圖

4 結(jié)論

（1）與傳統(tǒng)錨索棚假頂相比，采用改革的道夾板施工假頂，實用性強，人工假頂施工安全，可用于復雜地質(zhì)條件下采掘工作面冒落區(qū)域。

（2）通過對冒落區(qū)進行羅克休填充后，可將人工假頂與冒落區(qū)圍巖充分粘接在一起，不僅防止了冒落區(qū)有害氣體積聚，而且可使冒落區(qū)圍巖得到有效支撐，防止了冒落區(qū)范圍進一步擴大。

（3）1305（上）工作面采用超前深孔注漿施工，可一次性對工作面前方20m 范圍內(nèi)超前應力區(qū)進行超前注漿維護，與傳統(tǒng)注漿相比不僅不會影響工作面回采施工，而且注漿效果好，進一步提高了工作面應力區(qū)煤巖體穩(wěn)定性。