復雜條件下特厚煤層綜放工作面快速推進技術

黃 凱

(馬道頭煤業有限責任公司，山西 大同 037100)

馬道頭煤業位于大同煤田西部，主要開采煤層為C3-5號層，煤厚14～19 m，煤層整體賦存平緩，局部傾角較大。8102工作面位于礦井的一盤區，工作面傾向230 m，可采走向1 560 m，平均埋深327.8 m，煤層傾角0～14°，煤層起伏明顯，共布置134架ZF15000/27.5/42型支架。在工作面推進至采位358 m時，60-90號支架對應頂板破碎、底板松軟(有底煤)，同時因傾角較大，導致65-82號架發生傾倒現象。在頂板破碎支架傾倒雙重困難影響下，每日最多推進半刀或一刀，嚴重影響礦井安全、產量和效益。為了盡快扶正支架和預防支架再次傾倒，保證工作面順利推進，通過多措并舉，用最短的時間解決了頂板破碎支架傾倒的問題，保證了工作面正常生產[1-2]。

1 支架傾倒期間過破碎頂板方法

1.1 加固破碎煤體

割煤前在頂板破碎區域提前注入煤體固化劑固化煤體，現場采用的煤體固化劑為馬麗散。考慮固化劑的擴散半徑為3.5～4 m，在頂板破碎區每隔4個支架打一個注加固劑眼，用專用空心麻花鉆桿進行鉆眼，開孔位置在支架頂梁下方0.5 m處，垂直煤壁向上鉆進，仰角為5°，孔深10～12 m，后由專業人員加注固化劑。為了充分加固破碎煤體，提高粘接的整體性，在注漿前，預先向破碎煤壁穿入3 m長鋼針，鋼針可使用麻花鉆桿和圓鋼兩種，每個支架打2根鋼針，見圖1。

圖1 煤體加固鉆孔布置示意

1.2 調整采煤工藝

由于頂板破碎區域支架上方背有大塊矸石，為防止大塊矸石通過煤機，采用單向割煤工藝，即由工作面運輸機尾向頭部割煤，當采煤機割到巖石時，要加強噴霧降塵工作，以防有火花引起煤塵燃燒和爆炸事故。采煤機通過頂板破碎區域時，要控制好采煤機速度，一般在1～2 m/min，緩慢通過。移架時采用及時帶壓擦頂移架工藝，緊跟采煤機滾筒，并及時打開升緊護幫板。移架時，必須保證支架前探梁仰起，不能出現栽頭狀態，必要時采取爆破方法先處理頂板上的矸石再拉支架。在生產過程發現煤壁松軟或片幫嚴重時應超前移架頂住煤幫，同時要嚴格管理相鄰頂板完整區域的支架，確保支護可靠，防止影響范圍擴大。

2 支架傾倒原理和調架方法

2.1 支架傾倒原理

支架側向傾倒往往是由于以下因素共同疊加作用造成的，一是工作面傾向傾角較大，導致支架中心偏移，支架底座對底板壓力傳遞不均勻，傾倒側壓力顯著增大；二是底板松軟，底板有底煤或為軟巖，易受壓變形軟化；三是正規循環受阻，遇火成巖墻、斷層、陷落柱、頂板破碎等，推進困難，用時較長，設備磨損嚴重，操作人員精神疲勞；四是操作不當，由于放頂煤工作面有前后運輸機，與支架連成一個整體，形成一個個四連桿結構，若不能保證工作面三直兩平，極易造成支架水平方向受力不均勻，極易造成支架受力失穩，從而導致倒架現象發生。

2.2 扶架調架方法

處理支架傾倒期間，移架要遵循“穩扎穩打、步步為營”的原則，為加強頂板控制，防止破碎區域擴大，移架工藝為逐架帶壓擦頂移架操作，移架完成后迅速升起支架，初撐力必須達標，杜絕多架同時作業。為了防止壓死支架，必須嚴格控制采高，及時清理漏入煤矸雜物。處理傾倒的支架時，先降架約200 mm，在支架傾倒側頂梁下前后各支一根單體液壓支柱調平頂梁，通過適當降架將支架傾倒一側底座提起，用道木或碎石墊起墊實傾倒側底座下空間，并升緊支架。調整支架傾倒、咬架時，需將千斤頂一端連接在相鄰支架的起吊孔內，另一端連接在需調整支架的頂梁起吊孔內，用高強度鐵鏈連接好。拉支架時，應掌握好降架高度，確保支架移架均勻可靠，確保無誤后方可正式拉架。使用單體支柱和千斤頂調架時，應選好位置，連接牢固，采用遠距離供液方式進行操作，待人員離開后，再進行供液操作，見圖2。

圖2 扶架調架示意

3 應用效果

8102綜放工作面通過調整割煤工藝，利用煤體加固劑和鋼針形成人工假頂，然后使用千斤和單體柱進行扶架，僅僅用不到1個月的時間就快速通過破碎頂板區域并扶起所有傾倒的支架，實現日產原煤3萬t。

4 結 語

馬道頭煤業采用上述方法成功解決了8102工作面在回采過程中存在的問題，縮短了過頂板破碎和處理支架傾倒的時間，具有以下幾個優點：

1) 處理用時短，僅用不到1個月的時間就通過了長約50 m的頂板破碎區和扶起18架傾倒支架，實現工作面由每日推進1刀到每日推進4～5刀。

2) 工藝較簡單，通過利用煤體加固劑和鋼針形成人工假頂治理破碎頂板，使用千斤和單體柱進行扶架，同時采用單向割煤工藝。

3) 費用成本低，使用各類材料費不到26萬元，主要是道木和馬麗散。

4) 安全效益好，提前進入了正常生產期，設備和人員的安全運行環境有了保障，提高了有效生產時間，每日可實現效益約500萬。