綜放工作面端頭及兩巷頂板控制技術(shù)的研究

皇甫江

（霍州煤電集團(tuán)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(shù)其實(shí)就是工作面上下端頭支護(hù)和兩巷的超前支護(hù)技術(shù)。端頭支護(hù)的形式有端頭支架支護(hù)、邁步梁支護(hù)等多種形式，超前支護(hù)的形式有超前支架支護(hù)、滑移支架支護(hù)、單體支柱配合π 梁支護(hù)及目前比較先進(jìn)的恒阻錨索支護(hù)。

1 工作面概況

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

當(dāng)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(wěn)定，節(jié)理發(fā)育，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，含1～2 層夾矸。工作面呈單斜構(gòu)造，傾向?yàn)闁|西向，走向?yàn)槟媳保唧w頂?shù)装迩闆r如表1 所示。

表1 煤層頂?shù)装迩闆r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(hù)，支架自身的支撐力達(dá)到24 MPa。

2）下端頭：采用型號為ZFT25000/23/45的端頭架完成支護(hù)，較低的支護(hù)高度能夠達(dá)到2.3 m，最高的支護(hù)高度能夠達(dá)到4.5 m；頂梁的長度可以達(dá)到12.5 m，其寬度可以達(dá)到3.5 m，支撐力可以達(dá)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(hù)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(shè)，需要將排距保持在0.8 m，將支護(hù)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(xiàn)的情況

在實(shí)際生產(chǎn)過程中，受到多方面因素的影響，輸送機(jī)會出現(xiàn)上竄下滑的情況，工作面上下端頭及超前支護(hù)段經(jīng)常會出現(xiàn)以下幾方面的問題：

1）輸送機(jī)上竄下滑時(shí)（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(xù)增大，在下端頭端頭架與煤柱幫距離超出800 m的時(shí)候，需要采用單體柱配合1 m π 梁進(jìn)行支護(hù)，柱距1.5 m，在上端頭空頂寬度大于500 mm 時(shí)，需要采取補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)的方式。

圖1 刮板輸送機(jī)上竄下滑示意圖

2）兩巷超前支護(hù)段因?yàn)槭艿搅瞬蓜樱?jīng)常會產(chǎn)生網(wǎng)包，容易導(dǎo)致頂板出現(xiàn)漏煤和局部冒落。

4 工作面上下端頭及兩巷補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)工藝

4.1 上端頭支護(hù)

當(dāng)工作面上端頭和煤柱幫空頂寬度超出0.5 m時(shí)，要求及時(shí)采用“一梁三柱”的方式進(jìn)行強(qiáng)化支護(hù)，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(hù)，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(qū)域的支護(hù)形式和上端頭是一致的。

4.2 下端頭支護(hù)

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

4.3 兩巷補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)

1）在頂板產(chǎn)生網(wǎng)包時(shí)，要對其進(jìn)行合理的處置，并再次完成菱形金屬網(wǎng)的鋪設(shè)。

2）在超前支護(hù)段頂板出現(xiàn)較為嚴(yán)重的破碎時(shí)，需要采用灌漿的措施，在確認(rèn)需要進(jìn)行灌漿時(shí)，要按照具體情況再次進(jìn)行安全技術(shù)措施的編制。

3）在頂板冒落時(shí)，需要采用板梁完成構(gòu)頂，并且還需要在漏頂位置周邊進(jìn)行鎖口錨索的施工。需要選擇規(guī)格為Φ21.8 mm×4.3～12.3 m的鋼絞線錨索進(jìn)行支護(hù)，并采用Z2360型的樹脂錨固劑對每根錨索進(jìn)行錨固，配合350 mm×350 mm×16 mm的鋼板完成張拉，保證預(yù)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(yán)重時(shí)，在超前支護(hù)區(qū)域縮小單體柱排距，巷道內(nèi)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(jiān)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(jìn)行抽架及加架，預(yù)計(jì)推至距巷口1 300～1 800 m 區(qū)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(yè)，需提前根據(jù)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(shí)進(jìn)行，在進(jìn)行抽架及加架時(shí)需另行編制專項(xiàng)安全技術(shù)措施。

5 支、回柱工藝

1）在進(jìn)行支設(shè)單體柱時(shí)，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(shí)需要把單體柱三用閥嘴調(diào)整至老山的方向。當(dāng)梁與頂板接觸的時(shí)候，進(jìn)行注液槍操作的人需要持續(xù)操作，使單體液壓柱逐漸達(dá)到初撐力，另外2 人扶住臨時(shí)支設(shè)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(wǎng)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(shí)，由專人檢查作業(yè)地點(diǎn)5 m 范圍內(nèi)的頂板情況，處理頂板活矸，并將無關(guān)人員撤離。在回撤單體液壓柱時(shí)，應(yīng)由里向外進(jìn)行，回柱前，要在頂板支護(hù)完好的情況下作業(yè)，四人配合作業(yè)，一人觀察頂板，兩人扶柱，一人卸液。

3）對于副巷超前支護(hù)單體柱，采取每推進(jìn)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(hù)段內(nèi)壓力較大區(qū)域，在錨索鎖具、鋼板下方鋪設(shè)單層鐵絲網(wǎng)并與頂板鐵絲網(wǎng)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(wǎng)等所有雜物都需要被按時(shí)運(yùn)出到工作面，按照類別將其堆放在兩巷超前支護(hù)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(gè)支架距煤柱幫超400 mm時(shí)，支設(shè)單梁單柱進(jìn)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(shí)采取先支后回的方式，即在距封口柱0.8 m 處支設(shè)好下循環(huán)封口柱再進(jìn)行回撤，當(dāng)封口柱距支架及煤柱幫距離超400 mm 后補(bǔ)支一根,柱距400 mm。封口柱回撤前不得對最后一架支架進(jìn)行超前拉移。

在下端頭1 號端頭架距煤柱幫超400 mm 時(shí)，在端頭架切頂線處支設(shè)封口柱，支設(shè)標(biāo)準(zhǔn)及回柱要求與上端頭相同。

隅角緊跟存在竄矸危險(xiǎn)時(shí)，移設(shè)封口柱后，在封口柱靠老山側(cè)鋪菱形網(wǎng)及板梁進(jìn)行擋矸。

8 兩巷支護(hù)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(jìn)行；煤柱幫的拆卸在封口柱處提前一排進(jìn)行；頂幫的拆卸在完好、無網(wǎng)包時(shí)可超前2 排進(jìn)行。

2）下端頭煤柱幫墊片的拆卸在切頂線處進(jìn)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(gè)肩角均不予拆卸，煤柱側(cè)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(jìn)行。

4）若頂板破碎，由相關(guān)科室現(xiàn)場確認(rèn)后，可不回收。將回收物品在指定地點(diǎn)碼放整齊，并按時(shí)裝車出井。