石炭二叠系综放工作面两巷高冒区的顶板管理郭文龙

科技信息1、提出问题虎龙矿座落于怀仁县城西北部，2007年由同煤集团兼并重组进行机械化升级改造，于2010年正式投产。井田面积12.2km2，工业储量14389.8万吨，可采储量9345.4万吨，矿井生产能力120万吨/年，服务年限55年。井田内有可采煤层3—5#层，总厚度11.21—13.91m，煤层含有夹石和火层岩，结构非常复杂。矿井生产布局为一井一面，采用放顶煤技术，推行集约化生产。由于生产高度集中，在生产管理和生产组织过程中遇到诸多问题，所以要求生产准备必须科学合理，防范措施必须到位。2010年2月试生产的8501工作面是虎龙沟矿投产的首个综放工作面，工作面采用一进两回三巷布置，即2501巷为进风皮带巷，5501巷为回风轨道运输巷，5501-1巷为顶回风巷兼做抽瓦斯巷。由于煤层受火层岩侵蚀，形成火成岩床，造成煤体疏松破碎，在掘进两巷时造成多处漏顶，出现多处高冒区，给回采造成一定影响。在8501工作面推至30m时，由于工作面头部(2501巷)遇到一长度为10m，冒高4m的一个高冒区时，受压力影响，造成工作面1—3#支架机道漏顶，漏顶高度为10—20m，片帮深度为1—2m，压死前刮板运输机，且2501巷超前工作面12m下沉0.7m，这给正常回采带来巨大影响，必须提前对高冒区进行超前预防，采取有效措施通过漏顶，以确保工作面顺利推进。2、工作面概况8501综放工作面倾斜长度为130m，走向长为920m，煤层厚度为9.08—11.21m，平均为10.15m，采高为3m，放煤高度为7.15m，采放比为1：2.4，煤层倾角为2—5°，工业储量170.3万吨，可采储量132.3万吨，煤层受火层岩严重侵蚀，节理裂隙较发育。工作面主要设备配置：选用SGZ—830/630型前刮板运输机，输送量为1000t/h；SGZ—880/800型后刮板运输机，输送量为1500t/h；MG400/930—WD型采煤机，生产能力为2200t/h，总装机功率930KW，电压等级3300V；工作面共布置90架支架，即ZFDS5600/22/35型端头支架一组（头端头分为前后两架），ZFSG6800/22/33型过渡支架7架（头部3架，尾部4架），ZF7500/22/35型中部低位放顶煤支架82架。工作面巷道设计均为矩形断面，采用“锚索+锚杆+W型钢带+金属网”混合支护。2501巷规格为5.0×3.0m（宽×高）；5501巷规格为4.0×3.0m（宽×高）；5501-1巷规格为4.0×3.0m（宽×高）。两顺槽巷超前支护采用“DZ-35型单体液压支柱+0.9m长Л型钢梁”进行支护，均布置两排（一梁一柱），柱距1.5m，超前支护距离为40m。3、两巷高冒区的顶板管理由于石炭二叠系煤层较厚，煤体较破碎，顶板形成不稳定。根据矿压显现规律（依据本矿工作面压力显现而定），必须提前40m加强支护。3.1高冒区的维护步骤①在巷道高冒区段靠工作面煤帮打角锚索，防止片帮。②对高冒区段进行架棚维护。③对高冒区打木垛进行刹顶。3.2高冒区的施工工艺①在巷道高冒区段靠工作面煤帮紧贴顶板下方，采用“锚索+钢梁”进行支护。锚索与水平成65°—75°角，间距为1m。锚索直径为φ15.24mm，长5m；钢梁为0.5m长11#工字钢。锚固方式为非全长锚固，最前端放置1卷K2335型树脂锚固剂卷，紧跟其后放置2卷Z2360型树脂锚固剂卷。拉拔力设计值为7.0t。②在巷道高冒区段顶板上方顺巷道方向，采用锚索吊挂钢梁布置两排，排距为3m（根据巷宽而定），钢梁距底板高度为3m。锚索直径为φ15.24mm，长8m或10m（根据冒高而定）；钢梁为4m长11#工字钢，每根工字钢布置3个孔，孔距1.5m。锚固方式同上。③锚索吊挂钢梁完后，在钢梁上用圆木垂直巷道铺设，用扒钉连接牢固，再在其上用道木打“井”字木垛进行刹顶，要求刹顶严实。4、过漏顶的顶板管理4.1漏顶区的维护步骤①清理机道及工作面落煤，确保前刮板运输机能正常启动及支架拉移灵活。②采用“锚索+W型钢带”锁住漏顶区两端头，以防漏顶范围进一步扩大。③加强巷道超前支护。④在漏顶区煤壁上打钢针。⑤对漏顶区进行棚顶、刹顶。⑥将漏顶区支架逐架超前拉上，确保最小端面距。4.2施工工艺①人工将机道落煤清理到一定程度，确保前刮板运输机顺利开启将溜子拉空，同时将架前、架间的落煤清理干净，并用圆木将漏顶区溜子进行搭接掩护，以防再次漏顶压死前刮板运输机。②采用“锚索+W型钢带”对漏顶区两端10m范围内顶板进行支护，锚索与水平成65°—75°角。锚索直径为φ15.24mm，长5m；W型钢带长3.8m，宽300mm，布置3个孔，孔距1m。锚固方式同上。③在原有超前支护上15m内补设一排单体柱，柱距1.5m。④在漏顶区（1—3#架）煤壁贴顶板处用KHYD45（50）型岩石电钻以10°—15°倾角打孔，每架1个，孔深4m，孔距1.5m,同时用4m长18K铁道架设，一端插入孔中，另一端搭接在支架前探梁上。⑤在钢针上，先用5m长圆木平行工作面铺设一层，并用铅丝和扒钉连接牢固，然后用半圆木和金属网进行填充刹顶。⑥支护完后，采用微降支架前柱带压移架法将漏顶区域支架逐架超前拉上，支架收缩量≤200mm，保证支架最小端面距。5、过高冒区及漏顶区工作面的顶板管理根据8501首采工作面过高冒区及漏顶区的经验教训，在生产组织管理过程中，为了确保工作面的顺利推进，采取的措施如下：①加强设备检修管理，减少设备事故率，提高泵站压力，保证支架初撑力不低于24MPa。②根据工作面片帮大，顶板破碎，顶板不易留特点，应放慢机组割煤速度，同时把采高由原来3m降低到2.8左右，防止片帮。③采用浅截深或漏顶区多进刀的割煤工艺，缩小顶板暴露面积，加快过漏顶区的速度。④坚持走正规循环，严格控制梁端面距不超规定，快速擦顶移架，使支架前探梁紧贴煤壁，尽可能缩小端面距，割一架，拉一架，追机移架，减少顶板空顶时间。⑤支架不接顶时，对其进行刹顶，确保支架接顶严实。⑥过破碎顶板时，对工作面头尾6m范围内顶板进行持续性铺设双层金属网，直至通过破碎区，确保后刮板运输机能顺利拉上。6、效果分析及建议6.1效果分析①通过对两巷高冒区的架棚、刹顶支护，加强了高冒区巷道的支护质量，确保了两端头支架有效接顶，减少漏顶次数，加快工作面推进，提高生产率，降低了劳动强度。②对漏顶区进行打钢针、棚顶、刹顶，是过工作面漏顶的重要方案。③降低采高、浅截深割煤、漏顶区多进刀、提高泵站压力等措施，是顶板管理及过漏顶的重要手段。由于对8501工作面两巷高冒及漏顶区的合理支护，使得工作面顺利通过，原煤产量没有受到影响。6.2建议①加强地质预报工作，当接近构造带时，及早采取有效措施。②工作面设计应根据放顶煤动压显现特点，优化煤柱巷道间距，合理设计巷道布局，加强支护强度，确保支护质量。③加强工作面压力监测管理，掌握来压步距，提前加强支护。④动压段巷道支护必须加强，而且进行超前防范。⑤当顶板破碎时，必须遵循带压擦顶移架。⑥加强工作面工程质量管理。⑦提高泵站压力，保证支架初撑力，确保支护质量。⑧加强机电设备管理，尽可能减少机电事故。7、结束语通过8501工作面过破碎带施工经验表明，在过破碎带和漏顶区时，应加强组织领导，严把工程质量关，保持做到均衡生产和正规循环作业，加强机电设备管理和检修，降低事故率，保证设备正常运行，加强矿压观测，摸清矿压规律，及时进行地质预测预报，为回采工作面通过高冒区及破碎顶板提供科学依据。石炭二叠系综放工作面两巷高冒区的顶板管理大同煤矿集团挖金湾虎龙沟煤业公司郭文龙［摘要］本文通过8501综采低位放顶煤工作面过两巷高冒区、动压破碎及机道漏顶对巷道顶板维护、工作面管理等预防措施，探索出一套石炭二叠系综放工作面过高冒破碎顶板及机道漏顶管理较合理的方法。实践表明，通过超前预防、合理支护，采取有效措施，充分发挥设备的优势，提高工作面生产率，才能保证安全生产，实现高产高效。［关键词］放顶煤工作面高冒区漏顶顶板管理——345