1404工作面压死支架原因分析及处理措施

王 涛（山东华源矿业公司内蒙古项目部武家塔煤矿,山东 泰安 271219）

1404工作面压死支架原因分析及处理措施

王 涛
（山东华源矿业公司内蒙古项目部武家塔煤矿,山东 泰安 271219）

浅埋深近距离煤层采空区下综采工作面，顶板压力异常增大压死支架的原因分析及处理措施。

煤矿工作面；压死支架；支架处理

1 1404工作面概况

1404工作面为内蒙古武家塔煤矿4#煤层自北向南排列的第四个工作面，南邻已掘1405回风顺槽、北部为1403综采工作面采空区、西部为4#煤层的边界煤柱，东靠总回风巷。工作面长度175m，走向长平均为860m，煤层平均厚度1.75m，煤层底板标高为 +1042.1～1052.5m、埋深110-115m， 1404工作面采用综采一次采全高，走向长壁后退式采煤法，全部垮落法管理顶板。采用MG2×65/312-WD型双滚筒采煤机割煤、SGZ630/220型刮板输送机运煤、ZY6400/11/22 、ZY6400/13/26（端头）型液压支架支护顶板，共有支架118架，该支架平均支护强度为0.83～0.95MPa。

采煤范围内地表标高+1154.86m～+1165.64m，地形教复杂，受毛乌素沙漠的影响，本区大部被风积沙覆盖，黄沙黄土厚度20-30m，区内沟谷纵横，多为向源侵蚀。

1404工作面煤层直接顶为3.5m的泥岩，岩内生裂隙发育，老顶为7.5m的砂质泥岩，坚硬性脆，裂隙发育， 直接底为为粘土岩，厚度2.6m，坚硬性脆，老底为砂质粘土岩，厚度5.0m。 4层煤之上3层煤早已开采，受当时开采条件限制，留下大量的煤柱和采空区，3层煤厚为4.32～5.91m，平均5.02m，底板标高1066-1069m，由西北向东南有变薄趋势，煤层结构简单。3层煤顶板岩性主要为砂质泥岩、泥岩，底板岩性为粉砂岩、砂质泥岩及细砂岩。距地表85-91m, 底板岩性为粉砂岩、砂质泥岩及细砂岩。与4层煤层间距为18.55～29.80m，平均21.98m。

2 工作面的压死支架情况

（1）2014年9月16日,1404工作面运输顺槽推进75.5m，回风顺槽推进77.7m，由于连续降雨，从9月16日中班至9月18日井下撤人停产 ，17日下井巡查时， 发现1404工作面20-80#支架多数达到40MPa以上，机道破碎，顶板断裂下沉，部分支架压成死架，处理7天后恢复生产。

（2）2014年11月11日早班8：30左右，1404工作面累计推进333米，工作面正在进行检修设备，整个工作面支架初撑力大部分在25-27MPa,其中15-95#支架处煤壁爆帮严重，特别是高71-80#支架支架压力最高达到35Mpa，机道顶板破碎，已经拉超前架进行了支护 。9：40分左右， 跟班管理人员听到顶板逐渐有响声，声音逐渐增大，好像是有支架的正上侧发出的，便立即组织人员撤离工作面。等待大约30分钟后，进入工作面发现19-81#支架下沉严重，溜子内堆满片落煤块。19-36#架前梁与电缆槽垂直距离平均在30cm，37-59#架前梁与电缆槽垂直距离平均在20cm，60-81#架压成死架，个别支架前梁与刮板运输机电缆槽垂直距离10cm左右。

3 压架原因分析

（1）4层煤之上上3层煤已房柱式开采完毕，留下大量煤柱，顶板冒落很不充分。四层煤顶板距离三层煤平均间距21.98m，三层采空区遗留的煤柱会对四层的开采造成一定影响，部分段会形成应力集中，使工作面压力增大。

（2）由于三、四层煤间距平均只有21.98m,四层煤开采顶板跨落后，必然引起上部三层煤顶板的再次垮落，三层煤之上大部分岩石为砂质泥岩、泥岩等强度较低的岩层，在其上覆盖更加松散黄土和黄沙，经过2次垮塌后塌落裂隙范围直达地表，3层之上的顶板组合结构承载能力大大降低，并逐渐将上覆层的重量压向4层煤老顶，4层煤工作面的部分支架承担的压力远远超过其额定工作阻力，部分支架压安全阀卸载下缩最终变成死架。

（3）经过调查发现，压死支架时工作面均未割煤生产、处于停产状态。发生工作面急剧来压前，地表已出现明显下沉和裂缝，这一点通过了解地面附近居民得以证明，大约超前工作面来压4-12小时。分析认为，4层煤老顶垮塌后引起3层煤顶板垮塌下沉后，上覆岩石逐渐压实直至造成4层煤工作面压垮，部分支架被压死。

4 处理压架措施

本面煤层平均厚度只有1.75m左右，压成死架段，支架高度降至0.9-1.1m左右，支架下空间狭小，几乎没有人员工作空间，因此不能采取在支架下卧底的方法，只有采用挑顶放落架上矸石的方法，再升起逐渐恢复支架正常工作状态。

采取从压死支架区段两侧同时向中间的处理顺序以加快处理进度。首先在正常支架的掩护下，采用风镐或放炮方式破碎死架上方矸石，人工清理矸石至工作面运输机后统一运走。清理支架上方矸石需人工进入死架上方时，可采取短木柱或高度适合的矮单体液压支柱进行临时支护。每处理完一个死架上方矸石、有足够升架空间后及时升起支架至正常状态。

处理死架需注意的几个问题：1、需放炮处理矸石时，严格执行放炮站岗等有关放炮的一系列操作程序和安全规定。2、工作面运输机开停信号灵敏完好，人员在机道工作时运输机必须停电闭锁，开停时由专人统一指挥，防止出现意外。3、在死架顶梁上方工作时，必须有防止顶帮片落伤人的措施。4、加强通风和气体检测，防止有害气体积聚。5、在处理死架过程中，随时监测工作面压力显现情况，防止顶板二次来压造成意外。若遇到顶板再来压剧烈时，先撤出人员，待工作面压力稳定后再进入工作面。

5 今后的防范措施

加强工作面支架压力观测，及时预测预报周期来压，以便提前采取加强支护措施；加强地表塌陷区巡查，发现地表出现明显下沉、裂隙增大等现象时，提前发出来压警报，以便采取应对措施；加强设备检修治理，保证工作面匀速推进，防止因长时间停产而造成顶板压力逐渐集中于支架上方；加强工作面支护质量，保证工作面支架初撑力达到24Mpa以上，两巷的超前支护采用三排单体液压支柱；在工作面两巷备有一定数量的单体液压支柱；研究在下一个工作面更换高工作阻力支架的可行性。

王涛(1969.10--),男,山东齐河人,本科,工程师,副总工程师,研究方向 ：煤矿开采。