破碎頂板綜采面片幫冒頂?shù)奶幚砼c預(yù)防

　陳四樓煤礦井田內(nèi)可采煤層共4層,分別為二2,三1,三2,三4層。礦井前期主采二2煤層,該煤層最小厚度0.5ｍ,最大厚度3.85ｍ,平均厚2.45ｍ,煤層結(jié)構(gòu)簡單,煤層傾角0～13°。綜采面為傾斜長壁條帶式俯斜開采,面長190ｍ,走向長1000ｍ左右。煤層老頂為厚度10ｍ細(xì)砂巖;老頂下有1層砂質(zhì)泥巖與泥巖互層的復(fù)合頂,厚度不穩(wěn)定,0～3.0ｍ,局部裂隙發(fā)育,尤其在地質(zhì)構(gòu)造和向斜軸附近頂板非常破碎,給安全生產(chǎn)帶來很大困難。

　　1片幫冒頂狀況
　　目前,生產(chǎn)的綜采面有2個,即2101,2103工作面。從兩個面開采情況看,工作面局部區(qū)段頂板較破碎,尤其是煤層的復(fù)合頂厚薄變化不均,節(jié)理發(fā)育,在推采過程中某些區(qū)段,由于厚度比較薄(0.3ｍ以下),隨采隨冒;厚度逐步增大后,根據(jù)支架高度工作面最大采高可達(dá)3.2ｍ,煤層平均厚度2.45ｍ,一般在2.0～2.7ｍ。這樣直接頂在0.5～1.0ｍ時,若采煤時不能留住,除影響煤質(zhì)外,支架高度尚能滿足支護需要;若厚度超過1.0ｍ時,仍然不能留住,任其冒落,支架就不能接實頂,從而危及工作面安全。如2103工作面在推進至180ｍ處,工作面第100～126架發(fā)生片幫冒頂事故,占工作面總長的20%,其中最嚴(yán)重的為117～126架,15ｍ長,煤層之上的復(fù)合頂厚約2ｍ全部冒落,其它區(qū)段復(fù)合頂厚1.0～1.5ｍ,工作面高度在3.0～4.0ｍ。冒落的矸石全部壓在輸送機上,致使輸送機被壓死;又如綜二隊2101工作面在推進至280ｍ處,工作面發(fā)生嚴(yán)重的片幫現(xiàn)象,片幫區(qū)段長度占工作面長度的52%,由片幫引起的冒頂區(qū)段占工作面長度的15%,處理時間長達(dá)半個月,月產(chǎn)降到2萬ｔ,約為正常的1/3～1/4,材料消耗是正常期的4～5倍。

　　2片幫冒頂成因
　　工作面冒頂主要由于片幫引起的空頂時間長,頂板離層而導(dǎo)致冒頂。工作面處于周期來壓期間更為明顯。大致有以下幾方面原因:
　　(1)工作面處于來壓期間,煤層被壓酥,復(fù)合頂自動冒落。
　　(2)沒有及時移架或移架不到位,空頂距離大,空頂時間長。
　　(3)過地質(zhì)構(gòu)造,頂板破碎,采煤機割煤時沒有掌握好角度。
　　(4)落煤方式不合理,采煤機落煤,往往造成控頂不及時或頂板受到破壞,造成冒頂。

　　3片幫冒頂?shù)奶幚泶胧?/P>

　　3.1改變采煤工藝
　　(1)采高控制在2～2.5ｍ之間,最大不超過2.5ｍ,確保支架的有效支撐力和煤壁壓力的減小。
　　(2)破煤巖方法由機械割煤改為風(fēng)鎬落煤或放小炮震動破煤巖,淺截深,每割1刀破煤巖1次。放炮時,炮眼布置為:1排底眼,距底板1000ｍｍ,每眼裝藥量150ｇ左右。
　　(3)頂板支護:放炮后暴露的頂板采用人工及時掏柱窩打貼幫柱、架抬棚的超前支護方法,梁用直徑180～200ｍｍ的圓木,一端支單體柱升緊貼煤幫,另一端插入支架頂梁上,1架支架上1棚,然后在下好的棚梁上密排板梁和荊笆,并采用1刀1背頂?shù)姆椒ù_保頂板的有效控制。一般情況下,超前掏窩深度由電纜槽向前不大于3ｍ,以便采煤機通過工作面在兩頭頂板較好處割煤。
　　(4)煤機割煤措施:采煤機割到此處,如果斷層位置靠近機頭,把前后滾筒同時抬高(由于煤巖還由人工破頂),處于空載狀態(tài),并讓后滾筒停轉(zhuǎn),前滾筒空轉(zhuǎn),待通過后,再啟動后滾筒,但此時該段不推溜,把機頭割透后,退出采煤機,在斷層后邊頂板完好處進刀。采煤機通過此處時,仍將前滾筒抬高停轉(zhuǎn),后滾筒放低割底煤和裝煤,后滾筒過后立即推溜并快速拉架,并將支架頂梁托住抬棚。

　　3.2采用淺進刀的方法
　　移架采用擦頂移架,及時跟機移架,減少頂板的暴露時間,防止人為冒頂事故的發(fā)生。

　　3.3采用炮掘方式留頂
　　綜采面在推進過程中,局部區(qū)段復(fù)合頂變厚,正常的由煤面開始降架,采煤留頂非常困難。如2101工作面15～25架共15ｍ,復(fù)合頂厚超過1.5ｍ,煤厚2ｍ,采高達(dá)3.5ｍ高,不利于安全生產(chǎn),煤質(zhì)不好。采取由兩邊向中間掘進超前開幫方式留住頂板。具體方法:從復(fù)合頂區(qū)段兩側(cè)垂直于煤面留復(fù)合頂開口,規(guī)格2ｍ×2ｍ,單體支柱配圓木支護;由兩側(cè)向中間掘進直至掘透;采煤機通過此處不割煤,只清理浮煤;移架時先降架再移架。

　　4片幫冒頂?shù)念A(yù)防措施

　　4.1由煤壁打錨桿加固煤墻減少片幫工作面冒頂主要是由片幫所導(dǎo)致冒頂。為減少工作面片幫,應(yīng)對工作面進行加固。加固方法:利用普通木錨桿打在煤壁上。具體做法:(1)倒楔式木錨桿,長不小于1.5ｍ,直徑38ｍｍ,木托板規(guī)格為200ｍｍ×200ｍｍ×25ｍｍ。(2)在煤壁上打兩排錨桿,間排距為700ｍｍ×700ｍｍ,3花眼布置,錨桿眼直徑為42ｍｍ。(3)打錨桿處前后3架支架前端背好頂,支架有效接頂,并達(dá)到初撐力。施工順序為:敲幫問頂搭臨時腳架打錨桿眼支設(shè)錨桿、上托板。

　　4.2超前移架、快速移架、減小梁端距
　　根據(jù)液壓支架無伸縮梁與側(cè)護板的特點,在片幫區(qū)段,采取先移架后推溜的方法,減少梁端與煤壁的空頂距離,防止冒頂發(fā)生。
　　如果煤壁片幫比較嚴(yán)重,可采取提前支護,即當(dāng)煤壁剛發(fā)生片幫時,不必等采煤機割煤,支架就利用前柱與輸送機間的富裕量向前挪移,使煤壁片幫后的頂板得到提前支護,這時回采工藝過程為移架―采煤―推輸送機,可大大減少梁端與煤壁的空頂距離和空頂時間。在采煤機割煤后及時移支架再移輸送機,這時回采工藝過程為割煤―移架―推輸送機。為此,支架前柱與輸送機的電纜槽托架間要預(yù)留1次截深距。這種方式用于頂板破碎和容易冒落的煤層,在超前移架仍未見效的前提下,在支架前梁上增設(shè)圓木托住頂板。

　　5結(jié)束語
　　由于采取了上述措施,頂板管理狀況得到改善,冒頂?shù)玫接行Ф糁?為綜采面在破碎頂板條件下實現(xiàn)安全生產(chǎn)提供了較為成功的經(jīng)驗。但這些措施還不盡完善,有待改進,必須研究更為適應(yīng)現(xiàn)場方便快捷的頂板控制方法,如頂板固化技術(shù)等,為綜采面穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)提供保證。