綜采工作面三角煤區域破碎頂板控制技術研究與應用

陳恒梁　冀承法　張雷

摘 要：為較好地解決三角煤區域破碎頂板的問題，結合南屯煤礦綜采工作面工程概況，采用多種措施結合的方式對頂板進行管理與控制，該綜合技術可作為一種行之有效的方法，基本控制了三角煤區域的頂板。

關鍵詞：三角煤區域;頂板;支護

中圖分類號：TD82 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2020）06-0136-02

巷道變形是影響生產的主要原因之一。三角煤區域破碎頂板難管理，主要是回風巷道低工作面高的錯茬問題不好解決。回風巷不能松頂，只能起底，這樣會出現越走越低，造成機尾低，拉機尾困難，拉后部溜機尾更難。拉機尾時間一長勢必要造成三角煤區域頂板長時間空頂，三角煤區域破碎頂板的支護就不能徹底解決。另外，由于操作支架不當，造成左右及前后柱初撐力不均，頂梁歪斜;或由于工作面和回風（進風）不一致時，端頭支架向機尾（頭）竄，形成支架頂梁與底座方向偏離，支架受扭;支架不及時調整造成倒架或咬架;工作面和回進風的不致，工作面和回進風出現錯茬，頂板裸露面積增加，這些都加劇了三角煤區域的冒落。

1工程概況

南屯煤礦33上06工作面采用綜采開采方式，煤層厚度為4.3～5.85m，平均厚度為5.32m，工作面走向長734.3，傾斜長239.3m，煤層頂底板情況見表1。該工作面總體為一小向斜構造，軸向近南北，南高北低，傾向北;煤層走向近東西，傾向近北，煤層傾角2～7°，平均3°。根據已知地質資料分析，該工作面地質條件簡單，運順掘進過程中揭露兩條正斷層，分別為3上F444（H=1.3～2.3m）、3上F445（H=0.9～1.3m），根據相鄰巷道揭露情況，本工作面預計無陷落柱發育及巖漿巖侵入，斷層不具有導水性。斷層構造情況見表2。回采期間頂板主要充水含水層為3上煤頂板砂巖和侏羅系砂巖，底板主要充水含水層為第三層石灰巖;不受河流、采煤塌陷積水體及大氣降水影響，無底板承壓水威脅;設計范圍內未見富水及導水斷層發育。本面回采時，主要隔水層為第四系中組隔水層組。

2 三角煤區域破碎頂板控制技術方案

如圖1所示，在回風巷和切割巷交接處存在一處三角煤區域。采用以下技術手段對三角煤區域頂板進行支護。三角煤頂板的控制技術管理方法主要有：打注錨桿、鋪金屬網、注馬麗散、超前人工支棚。

2.1 打注錨桿

當三角煤較軟容易隨采隨落時，在工作面頂板上方沿推進方向打注錨桿。機組割透機頭（尾）后先敲幫問頂，打臨時支柱，然后在支架前探梁上方距煤壁20cm頂板處，與水平呈60°夾角打眼，眼深2.2m。打好眼后將竹錨桿插入孔內，用錘將錨桿楔打緊。然后拉機頭（尾）、移架。這種方法提前對頂板進行預控，不適用破碎頂板。

2.2 鋪金屬網

當三角煤較破碎時，靠機頭（尾）的三架支架上方鋪設金屬網（規格：1m×5m）。鋪第一茬網時，將機頭（尾）網頭與進（回）風進度鋼帶（棚）搭接0.5m，并與頂網聯接（每10cm聯網一道，擰三圈以上）。上網時，先用單體冒柱（柱冒規格：180mm×500mm）做臨時支護，然后降下支架人工將金屬網搭在支架前探梁上，落山網邊必須綁一排破板（以增加摩擦力），以防網頭被搓，升緊支架取掉臨時支柱，一次只準降一架，然后逐架上網。第二茬網以后，開始鋪設雙層魚鱗式頂網，金屬網邊搭接0.5m，每10cm聯網一道，擰三圈以上。

鋪網工作雖然增加了工序，提高了噸煤成本，但由于鋪網對改善三角煤區域破碎頂板與支架關系有良好效果，它不失為控制三角煤區域破碎頂板的一項重要技術措施。

2.3 注馬麗散固化三角煤

當三角煤鋪網后還不能有效控制頂板，局部出現冒頂、片幫等情況時，及時進行注漿（馬麗散）對頂板進行固化，實現提前加固，超前預控。具體方法是在工作面第二架支架下方20cm處，以15°水平夾角沿工作面推進方向打眼，眼深6m。工作面不具備打眼的條件時，在進回風順槽打眼，距巷道頂板20cm處距工作面3m的地方，垂直于煤壁方向，以30°水平夾角向上打眼，眼深4m，眼距3m。打好眼后用封孔器將孔封好，開始注馬麗散，每孔以不超過20桶為宜。這種方法較先進，工效高、對頂板固化效果好，但成本較高，在頂板及其破碎，其它方法很難控制的頂板條件下使用較好。

2.4 超前人工支棚

以上措施不能有效均控制三角煤時，采取人工開幫支棚維護。開幫要求在檢修班進行，每天開幫長度不少于5m、寬不小于3m、高不低于2.4m。頂板和原回進風頂板保持一致，必要時起底。這種方法雖然有點落后，但能很好解決三角煤區域破碎頂板的冒落問題。

3 控制效果

（1）有效地防止支架和回進風側的漏煤，改善了頂梁和頂板的接觸狀態，頂梁上雖然有破碎煤，但沒有漏掉，支架受力狀況比不鋪網漏煤后空載狀態好。

（2）改善了支架工作狀態，移架時支架檫金屬網前移，改變了支架頂梁過分仰俯的情況，支架受力平衡。

（3）支架支護阻力提高，有利于形成平衡端面頂板的后拱腳。支架的初撐力增加，提高了支架與圍巖的整體剛度。

（4）有利于防止煤壁片幫，減少片幫深度。

4 結語

三角煤區域頂板破碎的管理不是單一的措施能控制的，而是一個綜合性的技術問題，可以同時采取多種措施相結合。三角煤區域頂板管理要以預防為主，當成一個重要工序來管理，拉架要帶壓拉架、保持支架有足夠的初撐力，習慣性的鋪網、挑板木梁等，才可減少或避免三角煤區域頂板的冒落。

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