综采工作面冒顶支护技术研究

张华清

摘 要：介绍了四川省川南煤业公司鲁班山北矿地质条件复杂，采区用了MG500/1130-QWD型双滚筒采煤机组和ZY4000/18/41型掩护式液压支架，工作面推至断层时工作面发生了冒顶，本文以鲁班山北矿1847工作面回采为例，介绍了综采工作面回采时冒顶处理支护技术方法。

关键词：综采工作面；冒顶；液压支架投顶。

1前言

鲁班山北矿位于四川省筠连矿区鲁班山勘探井田内巡司背斜以北，行政区划属四川省宜宾市筠连县。井田走向长5.9km，倾斜宽3.0km，面积约16.5km2。为便于开发，以+250m标高将井田分为上井田和下井田。含煤地层为二叠系上统宣威组，可采和局部可采煤层四层，煤层赋存平缓，倾角5°～25°。全井田有能利用地质储量92817kt（其中上井田50330kt），工业储量90208kt（其中上井田50330kt），可采储量70982kt（其中上井田40580kt）。鲁班山北矿井田位于鲁班山勘探井田内巡司背斜轴以北，工业场地设在井田西部的平桥，距巡司镇约3.0km。巡司镇有公路通往筠连、高县、平寨、宜宾、巡场以及云南的盐津、牛街、昭通等地，其中巡司至筠连、高县、平寨、宜宾的公路从矿井工业场地附近通过。由宜珙支线金沙湾站接轨至巡司镇的金筠铁路从矿井工业场地经过，矿井接轨甚为方便；由金筠铁路经宜宾至内昆线和成渝线可通往成都、重庆等城市，交通较为方便。

2工作面概况

2.1 鲁班山北矿8号煤层无煤尘爆炸危险性，煤层自然发火倾向性分类为Ⅲ类，属不易自燃。煤层为三个分层，本工作面煤层结构复杂（0.70（0.31）2.10，一般有0.05～0.65m的泥岩夹矸）。8号煤层系黑灰色～灰黑色条带状暗淡型～半亮型无烟煤，煤层上部0.3～0.9m为半暗～暗淡型煤，煤质较硬；中下部以亮煤为主，煤质相对较软，中部夹镜煤及丝炭条带；底部为暗淡型煤，煤质较硬；顶部及中下部含大量条带状黄铁矿晶粒及方解石脉。

2.2 1847工作面东西走向长630m，倾斜长120m，平均煤厚为3.50m，煤层容重1.55t/m3，煤层倾角13～24.5°，平均倾角18°，工业储量34万吨，可采储量32.3万吨，至发生冒顶事故时，工作面已推进458.0m。

2.3 1847工作面位于巡司背斜的北翼，为一向北倾斜的单斜构造；1847工作面风、机巷等在掘进过中揭露的8号煤层都不正常，煤层受搓动松软紊乱，该区域地质构造较复杂，主要受F8125、F8126、F8130、F3127四条断层影响，造成工作面煤层重复、缺失、倾角变陡，顶底板岩层破碎；煤（岩）层产状：345～5°∠13～24.5°，平均355°∠18°（详见附图1所示）。

2.4 工作面割煤选用MG500/1130-QWD型双滚筒采煤机组，工作面采用SGZ830/400刮板输送机运煤，支护选用ZY4000/18/41型掩护式液压支架。

3 工作面冒顶情况

3.1 1847工作面受断层F8130影响，当工作面推至F8130发生了冒顶，造成工作面第17号至28号液压支架（由下往上）顶上冒顶较为严重。

3.2 1847工作面冒顶长度约12米，高度约有5～10米，煤层片帮宽度约有4～5米（详见附图二所示），工作面液压支架不能正常支承到煤层上方顶板，造成工作面无法推进，怎样将工作面液压支架投入正常顶板内，这一直是综采工作面冒顶后处理的最大难题（综采工作面投顶）。

3.3 综采工作面冒顶后液压支架投顶，原采用的措施一般是架设“一梁二柱”支护或“超前导管”，但操作困难且不可靠 （若采用“一梁二柱”支护在割煤时易使单体支柱倾倒造成工作面二次冒顶；采用“超前导管”在割煤时易造成煤壁片使“超前导管”失去支护作用造成工作面二次冒顶）。根据近年来锚索在巷道支护中的成功应用，决定试验“锚索+工字钢梁”支护替代单体支柱“一梁二柱”支护或“超前导管”。

3.4 采用直径15.5mm，长度10米的锚索，锚索末端采用4条树脂卷稳固（锚固力达20吨），配合11号工字钢（长度根据现场情况确定）。在煤壁侧采用锚索悬吊11号工字钢梁，另一端插到液压支护顶梁上，每架液压支架顶梁上插两根11号工字钢，然后在11号工字钢梁上背接木垛，保证在工作面能正常投顶。

3.5 采用11号工字钢梁支护顶板然后每割一刀煤，工作面推进一刀再拉架一次（推进度0.6米），若工作面顶板冒顶重复采用上述支护形式进行支护。

4 安全管理

4.1 综采工作面冒顶采用锚索梁支护后，在割煤时采煤机滚筒没有碰到单体支柱的危险，减少了设备的损坏，使作业的安全性大为提高。

4.2 推溜、拉架时不须要人工进行更换单体支柱，减少人工更换单体支柱，有效空间增大，减少了棚式支护对安装作业的制约，安装作业空间增大，作业的安全性大为提高。

4.3 取消更换单体支柱的时间，增加了采煤机的开机率，使工作面冒顶段投顶更安全、更快。

4.4 锚索支护下的整个空间比被动支护下的空间安全，采用锚索支护，能及时对围岩进行控制，并充分利用顶板的自承能力，抑制顶板离层，防止冒顶事故的再次發生。

4. 5 锚索安装工艺与单体“一梁二柱”相比，具有小巧灵的特点，避免了架设笨重“一梁二柱”及其作业的危险性。

5 技术管理

5.1 综采工作面冒顶采用锚索梁支护，简化了支护工艺，缩短了在综采工作面冒顶地段下作业的时间，为加快投顶奠定了基础。

5.2 在相同的条件下，锚索支护与“一梁二柱”相比，减小了工作量和资金的投入，且安全系数增加。

6支护效果

从1847工作面冒顶后采用锚索梁支护，在综采工作面推进顶板支护基本处于稳定状态，锚索支护投顶很成功，比传统的“一梁二柱”或“超前导管”支护在顶板控制方面具有很大的优越性。

结语

综采工作面冒顶采用锚索梁投顶支护替代原来的“一梁二柱”支护或超前导管支护优越性明显。技术上先进，经济上合理，投顶速度快，增加了综采工作面的推进时间，工人的劳动强度大大减轻，使工作面投顶更安全可靠，成本降低，具有较高的社会效益和经济效益。

参考文献

[1]武建国.大采高综采工作面与巷道围岩控制技术研究[D].太原理工大学.2004.