急傾斜厚煤層隱伏構(gòu)造段連續(xù)推進技術(shù)

唐術(shù)成 周忠國 劉建 張孟軍 王東

（四川省華鎣山煤業(yè)股份有限公司綠水洞煤礦，四川華鎣 638600）

0.引言

急傾斜采煤工作面回采推進過程偶爾會遇到隱伏的地質(zhì)構(gòu)造，綜采工作面在回采巷道和開切眼掘進時收集了部分地質(zhì)資料，但對工作面內(nèi)部地質(zhì)構(gòu)造卻無法實現(xiàn)完全掌握，當采煤工作面回采至隱伏地質(zhì)構(gòu)造地段，若直接硬行推進，極易出現(xiàn)液壓支架接頂不嚴造成頂板垮冒，進而造成液壓支架無法接頂，發(fā)生倒架、背架，機道內(nèi)被垮冒矸石堆積堵塞，工作面被迫停采等，直接影響礦井的安全生產(chǎn)工作[1-4]。

1.關(guān)鍵技術(shù)

1.1 隱伏構(gòu)造段處理

1.1.1 注漿加固

采用化學(xué)漿加固斷層段液壓支架背上的矸石，并給斷層段機道內(nèi)形成緩沖層。從外向內(nèi)、從上向下清找懸矸活石，防止掉矸片幫傷人。作業(yè)前先將工作面所有支架拉到最小控頂距，且支架接頂嚴實初撐有力，再將采煤機牽引至頂板完整段，然后將采煤機、160刮板輸送機及機巷橋轉(zhuǎn)停電閉鎖。在敷設(shè)固化注漿管路時同時在支架間均勻布置四個點，每個點設(shè)防滅火注水的專用管子各一根（該管子插入充填區(qū)以上）并上好截止閥與從機巷泵管敷設(shè)的一趟專用消防水管直接相連。

1.1.2 擴幫鋪設(shè)假頂

撤掉需擴刷段對應(yīng)架前擋矸門，留出人員進入機道作業(yè)的通道。擴刷前，先將需擴刷段及其前后各10m段的液壓支架補液，以確保作業(yè)人員在該段作業(yè)時的作業(yè)安全。然后將擴刷點前后線纜（含各種監(jiān)測、通訊線纜）、風水管等再采用笆片、舊皮帶、木板等材料覆蓋遮擋，防止爆破損壞。擴刷時，先對液壓支架頂上的矸石進行固化，然后再對需擴刷段的機道及煤壁側(cè)冒頂段進行充填（每次充填不超過3架支架），待發(fā)泡好后方可從上向下進行擴刷，擴刷時先擴刷充填段（限齊平液壓支架探梁以下部分），待采用一梁二柱（或一梁三柱）沿走向施工好抬棚后方可擴刷煤壁，抬棚一端吃入液壓支架探梁深度為1m（貼緊支架背上的矸石），并采用鋼絲繩進行連接成整體，防止其滑脫。擴刷采用鉆爆法施工（濕式打眼），眼孔沿煤壁傾向布置，眼孔間距1m，排距0.9m，每個眼孔深度1.5m，每個眼孔裝藥2條，炸藥使用煤礦許用三級乳化炸藥，雷管為煤礦許用8#毫秒延期電雷管，并按要求裝填黃泥、水炮泥，擴刷高度2m（以現(xiàn)有的頂板為準），擴刷深度3m（以現(xiàn)有的煤壁為準）。擴刷從上向下分臺階進行，每次擴刷長度（傾向）1.5m，擴刷深度（走向）1.5m，擴刷后立即采用單體液壓支柱施工戴帽點柱做臨時支護，臨時支護間距不大于1m，空頂距不超過1m。擴刷煤壁后的頂板采用樹脂錨桿（φ=18mm，L=2000mm）配錨網(wǎng)支護進行支護（錨桿間排距1.0m），擴刷段煤壁采用漲殼錨桿（φ=16mm，L=1800mm）配菱形金屬網(wǎng)進行支護，錨桿間排距1.5m。煤壁支護滯后距離不能超過3m，每次擴刷完畢并支護完成后方可繼續(xù)擴刷。每一段擴刷完畢后采用11#工字鋼施工抬棚（長度以滿足現(xiàn)場實際需要為準），抬棚一端采用二組錨索（φ=15.24mm，L=7000mm，鋼梁外露0.5m，每組錨索間距2m）配鐵托板固定在擴刷段頂板上（抵攏擴刷后的煤壁），另一端與施工的一梁二柱（或一梁三柱）搭接（由于局部段跨度較大，一根鋼梁長度不夠，需進行搭接），搭接處采用U型卡連接并采用單體支柱支撐，抬棚間距0.4m（內(nèi)空）。抬棚與抬棚之間采用3組15kg/m的鋼軌（長3m）配U型卡進行連接成整體，鋼軌鋪設(shè)在抬棚上方，一組齊煤壁，另一組貼近支架探梁0.3m，最后一組施工在160溜子機道正上方（錯位均勻布置），抬棚靠支架探梁側(cè)0.3m位置采用φ=12.5mm的鋼絲繩將施工抬棚連接成整體（鋼絲繩穿在鋼梁專用眼孔內(nèi)），抬棚上方的空漏部分采用方木、半圓木、笆片等充填一層，然后再采用彩鋼瓦（薄鐵皮）鋪一層，防止充填漿液與木料等接觸，再在其上注漿充填，每次注漿不超過2架支架。支設(shè)抬棚時，先將一端伸進支架探梁內(nèi)（可采用鋼絲繩穿鋼梁連接眼孔進行人工下放并穩(wěn)固），另一端采用單體支柱升至頂板，然后用錨索固定。擴刷生成的煤矸讓其自然落入下方溜槽內(nèi)，若堆積較多時，可以放部分160刮板運輸機機道內(nèi)的矸石然后來回推移推移缸并將機道內(nèi)的煤矸堆積充實。

1.1.3 柔性擋矸裝置

針對急傾斜綜采工作面，難免人員要進入工作面機道處理故障或檢修，由于煤層傾角較大，極易發(fā)生片幫造成飛矸傷人，危及進入機道內(nèi)作業(yè)人員人身安全。采用傳統(tǒng)的支設(shè)單體液壓支柱配方木等施工擋欄，職工勞動強度大且打設(shè)和回撤都比較耗時費力，通過使用急傾斜綜采工作面柔性擋矸裝置，將緩沖氣墊放入機道內(nèi)固定后，對其進行充氣膨脹后對機道進行封閉，能夠起到有效擋矸的作用，作業(yè)完成后將緩沖氣墊放氣后即可進行快速回收。

1.2 控制刮板輸送機下滑順序及方法

（1）將工作面160刮板輸送機與液壓支架保持一定夾角，以便利用支架推溜桿推移溜子時向上的力大于溜子自身下滑力，從而達到防滑效果。工作面現(xiàn)目前160刮板輸送機與真傾斜夾角為a=arcsin（L/（N×A））≈1.5°，為確保液壓支架推溜桿向上的分力抵消160刮板輸送機沿重力方向的分力，則真傾斜與液壓支架的夾角亦≥1.5°，則液壓支架與160刮板輸送機所呈夾角≥3°，此處取5°。（2）自下而上單向推刮板輸送機，使用好支架各種防倒、防滑、調(diào)正缸等。（3）若刮板輸送機下滑較快，則將其用單體液壓支柱一端抵在刮板輸送機上（采用雙股防倒繩將單體液壓支柱捆綁牢固并將其固定在刮板輸送機上），另一端在支架底座向機尾方向抵，增加向上的分力，單體液壓支柱長度根據(jù)現(xiàn)場實際進行選取，使用后的單體液壓支柱采用防倒繩捆綁牢固，不能影響架間行人及操作。（4）若采用以上方法不能控制刮板輸送機下滑，則采用單體液壓支柱配合支架排架，單體液壓支柱柱窩設(shè)在需排支架的下一架底座前方，將支柱抵在需排支架的探梁上，配合支架底調(diào)缸將支架探梁向上排，使其所排支架下方推溜框架與推溜桿靠攏，從機尾向下排。（5）單體液壓支柱兩端要墊好木楔子，每根支柱必須系好雙防倒繩，防止支柱卸壓傷人。（6）所有使用單體液壓支柱進行排架、防溜子下滑斜撐時，必須采用遠距離操作。

2.實施效果

在綠水洞煤礦3251南采煤工作面順利開展了工業(yè)性試驗并取得良好效果，從根本上改變了急傾斜綜采工作面過隱伏構(gòu)造地段的被動局面。

3.結(jié)語

（1）采取多種綜采工作面設(shè)備防滑手段，根據(jù)工作面兩巷收斂段遇不同收斂率及不同超前量情況而調(diào)整液壓支架擺尾量，動態(tài)控制下滑量，實現(xiàn)安全連續(xù)推過地質(zhì)構(gòu)造帶。（2）針對急傾斜厚煤層隱伏地質(zhì)構(gòu)造地段，研究提出采用注漿加固和擴幫鋪設(shè)假頂?shù)扰e措，實現(xiàn)安全順利通過隱伏地質(zhì)構(gòu)造帶。（3）研究出的一種急傾斜綜采工作面過隱伏構(gòu)造地段配套裝置，通過對隱伏構(gòu)造段提前進行處理，防止綜采工作面推進過程中發(fā)生頂板垮冒事故或被迫停采現(xiàn)象，施工工藝簡單、安全可靠，大大提高煤炭資源回收率，確保綜采工作面安全順利推過隱伏構(gòu)造地段。（4）研究出的一種急傾斜綜采工作面柔性擋矸裝置，從根本上改變了急傾斜綜采工作面機道擋矸板的傳統(tǒng)施工方式，減少了操作人員進出機道的次數(shù)，有效地降低了安全風險，確保機道作業(yè)安全可靠，施工工藝得到簡化，充氣速度快、操作便捷，縮短操作人員進入機道內(nèi)作業(yè)時間，為工作面安全生產(chǎn)節(jié)約寶貴時間，可折疊、體積小、重量輕、運輸方便，大大降低了職工的勞動強度。