綜放工作面端頭及兩巷頂板控制技術的研究

皇甫江

（霍州煤電集團呂臨能化有限公司龐龐塔煤礦，山西 臨縣 033200）

引言

端頭和兩巷頂板控制技術其實就是工作面上下端頭支護和兩巷的超前支護技術。端頭支護的形式有端頭支架支護、邁步梁支護等多種形式，超前支護的形式有超前支架支護、滑移支架支護、單體支柱配合π 梁支護及目前比較先進的恒阻錨索支護。

1 工作面概況

龐龐塔礦9-801 工作面北部為七采區膠帶上山及南區4 條暗斜井，南部、西部為9 號煤層實體煤，東部為9-701 工作面及+750 m 水平南延輸送、南翼輔助運輸兩條大巷，上部為原5 號煤5-803 工作面及原5-8052 巷。

當前開采的9-801 工作面的煤層處于9 號煤層，并且位于太原組的中下方，和5 號煤層的距離是40.90～56.15 m，平均距離為50.63 m，煤層相對穩定，節理發育，結構復雜，含1～2 層夾矸。工作面呈單斜構造，傾向為東西向，走向為南北，具體頂底板情況如表1 所示。

表1 煤層頂底板情況表

2 端頭及兩巷頂板控制方式

1）上端頭：采用一架型號為ZFG12000/24/35的過渡架與單體液壓支柱共同完成支護，支架自身的支撐力達到24 MPa。

2）下端頭：采用型號為ZFT25000/23/45的端頭架完成支護，較低的支護高度能夠達到2.3 m，最高的支護高度能夠達到4.5 m；頂梁的長度可以達到12.5 m，其寬度可以達到3.5 m，支撐力可以達到24 MPa。

3）正巷超前：采用4 組8 架型號為ZQL2×3200/18/35的超前架，需要將支架的寬度和中心的距離分別控制在4.175 m 和2.5 m，將支護整體長度控制在27 m，將支撐力控制在24 MPa。

4）副巷超前：采用型號為DW42-250/110X的單體柱與3.6 m的π 梁，以一梁三柱的方式垂直完成巷道支設，需要將排距保持在0.8 m，將支護長度保持50 m，將支撐力保持在15 MPa。

3 工作面上下端頭出現的情況

在實際生產過程中，受到多方面因素的影響，輸送機會出現上竄下滑的情況，工作面上下端頭及超前支護段經常會出現以下幾方面的問題：

1）輸送機上竄下滑時（如圖1 所示），支架會向上或向下移動，在這種情況下，上、下端頭空頂面積會持續增大，在下端頭端頭架與煤柱幫距離超出800 m的時候，需要采用單體柱配合1 m π 梁進行支護，柱距1.5 m，在上端頭空頂寬度大于500 mm 時，需要采取補強支護的方式。

圖1 刮板輸送機上竄下滑示意圖

2）兩巷超前支護段因為受到了采動，經常會產生網包，容易導致頂板出現漏煤和局部冒落。

4 工作面上下端頭及兩巷補強支護工藝

4.1 上端頭支護

當工作面上端頭和煤柱幫空頂寬度超出0.5 m時，要求及時采用“一梁三柱”的方式進行強化支護，π 梁與煤柱幫懸頂之間的距離每超出500 mm，需要增加一架π 梁完成支護，需要將π 梁之間的距離控制在500 mm，前移的步距為800 mm，單體柱距其梁端為0.4 m，π 梁的長度為3.6 m，確保單體柱能夠防倒鏈的懸掛、穿柱鞋，其單體柱和支架之間區域的支護形式和上端頭是一致的。

4.2 下端頭支護

當工作面下端頭1 號過渡架和2 號端頭架之間的寬度達到0.5 m 時，需要采用“一梁三柱”的方式去保持空頂區域；當間隙之間的寬度超出0.5 m 之后，在超寬區域和上端頭之間采取的支護工藝需要保持一致，確保轉載過橋位置的安全出口暢通。

4.3 兩巷補強支護

1）在頂板產生網包時，要對其進行合理的處置，并再次完成菱形金屬網的鋪設。

2）在超前支護段頂板出現較為嚴重的破碎時，需要采用灌漿的措施，在確認需要進行灌漿時，要按照具體情況再次進行安全技術措施的編制。

3）在頂板冒落時，需要采用板梁完成構頂，并且還需要在漏頂位置周邊進行鎖口錨索的施工。需要選擇規格為Φ21.8 mm×4.3～12.3 m的鋼絞線錨索進行支護，并采用Z2360型的樹脂錨固劑對每根錨索進行錨固，配合350 mm×350 mm×16 mm的鋼板完成張拉，保證預緊力不能夠小于150～200 kN，以及錨索暴扣長度在150～250 mm。

4）巷道幫鼓及頂板下沉嚴重時，在超前支護區域縮小單體柱排距，巷道內施工工字鋼錨索一組三根，排距2.4 m，保證錨索長度錨入堅硬巖層＞2.5 m。

5）受工作面正副巷高差變化影響，切巷最長208 m、最短194 m，在回采過程中需進行抽架及加架，預計推至距巷口1 300～1 800 m 區域段，需回撤7 架，切巷變長后需再加1～2 架。抽架及加架作業，需提前根據工作面上端頭最后一架距煤幫距離情況，在頂板條件較好時進行，在進行抽架及加架時需另行編制專項安全技術措施。

5 支、回柱工藝

1）在進行支設單體柱時，至少需要有4 人共同配合才能夠完成，1 人觀察頂板變化，2 人扶單體柱，1 人完成注液槍的操作并且把單體柱慢慢升起，升柱時需要把單體柱三用閥嘴調整至老山的方向。當梁與頂板接觸的時候，進行注液槍操作的人需要持續操作，使單體液壓柱逐漸達到初撐力，另外2 人扶住臨時支設的單體柱，防止倒柱傷人。

π 梁長3.6 m，被垂直于巷道布置，梁端采用2 道8 號鐵絲與頂網得以捆綁固定，單體柱距梁端0.2 m。

2）在回撤所有單體柱時，由專人檢查作業地點5 m 范圍內的頂板情況，處理頂板活矸，并將無關人員撤離。在回撤單體液壓柱時，應由里向外進行，回柱前，要在頂板支護完好的情況下作業，四人配合作業，一人觀察頂板，兩人扶柱，一人卸液。

3）對于副巷超前支護單體柱，采取每推進一刀回撤一排。

6 安全出口的管理

兩巷安全出口的高度不能夠小于1.8 m，人行道寬度不能夠小于0.8 m，在超前支護段內壓力較大區域，在錨索鎖具、鋼板下方鋪設單層鐵絲網并與頂板鐵絲網捆綁連接，防止錨索鎖具、鋼板掉落。工作面回出的錨桿和錨網等所有雜物都需要被按時運出到工作面，按照類別將其堆放在兩巷超前支護外靠幫，并定期完成回收。

7 上下端頭防竄矸措施

在上端頭最后一個支架距煤柱幫超400 mm時，支設單梁單柱進行封口，采用兩道8 號鐵絲固定π 梁，使封口柱與支架尾梁末端相齊。每割一刀前移一次，回柱時采取先支后回的方式，即在距封口柱0.8 m 處支設好下循環封口柱再進行回撤，當封口柱距支架及煤柱幫距離超400 mm 后補支一根,柱距400 mm。封口柱回撤前不得對最后一架支架進行超前拉移。

在下端頭1 號端頭架距煤柱幫超400 mm 時，在端頭架切頂線處支設封口柱，支設標準及回柱要求與上端頭相同。

隅角緊跟存在竄矸危險時，移設封口柱后，在封口柱靠老山側鋪菱形網及板梁進行擋矸。

8 兩巷支護材料回收要求

1）上端頭頂板錨桿墊片、錨索鋼板的拆卸，在支架前梁處提前一排進行；煤柱幫的拆卸在封口柱處提前一排進行；頂幫的拆卸在完好、無網包時可超前2 排進行。

2）下端頭煤柱幫墊片的拆卸在切頂線處進行，頂部墊片拆卸位置位于端頭架與超前架之間,拆卸四塊（巷道正中及兩個肩角均不予拆卸，煤柱側頂角墊片在切頂線處得以拆卸）。

3）回采幫的拆卸，提前一排進行。

4）若頂板破碎，由相關科室現場確認后，可不回收。將回收物品在指定地點碼放整齊，并按時裝車出井。