采煤工作面顺槽人工假顶处理冒顶施工工艺的应用

王红亮+宋作文+王延年+苗榕+李军

摘 要：在井巷掘进、采煤作业过程中，受采动影响，地下岩体应力分布不均、地质构造变得复杂，巷道出现变形或遭到破坏。如果维护不当，极易导致冒顶事故发生。主要介绍了在采煤工作面顺槽地质构造带处理冒顶事故的一种有效的施工工艺。

关键词：采煤工作面；顺槽；人工假顶；冒顶施工

中图分类号：TD327.2 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.08.126

在井巷掘进、采煤作业过程中，受采动影响，地下岩体原岩应力失衡，巷道周边岩体自稳降低，且在原岩应力重新分布平衡应力的过程中，巷道周围的煤岩体发生了移动。在此过程中，巷道内的支护体系受到了各种力的作用，致使支护体系严重变形或遭到破坏。如果处理、维护不当，极易出现冒顶事故。

在巷道掘进和采煤过程中，常会遇到断层、褶曲等地质构造。这些地方往往会出现顶板破碎、倾角变化、煤层变软、淋水增大等现象。断层破坏了煤层的完整性，造成裂隙和破碎带；褶曲的出现使煤岩层起伏弯曲、顶底板破碎、煤岩层松软。如何有效处理和预防冒顶事故则成为井巷工程面临的主要问题之一。

1 概况

1.1 8103工作面概况

8103工作面属3#煤，赋存于二叠系山西组地层中部，为陆湘湖泊型沉积，煤层厚6.2 m，含两层夹矸。该工作面煤层整体上为一由北向南倾斜的单斜构造，倾角为1°～9°。

1.2 冒顶区概况

冒顶区位于8103工作面回风顺槽，距工作面里切眼20 m处。冒顶区长20 m，宽5 m，冒顶高度最高达5 m，岩石垮落2 m，位于断层（F304，H=5 m，<70°）附近。

冒顶区前后都是锚网支护，且冒顶区与端尾间采用单体液压支柱配π型钢梁作超前支护顶板管理，冒顶区在超前支护范围外。

2 冒顶区处理方案

2.1 加固处理

首先在冒顶区前后至少20 m的范围内加固，防止冒顶区范围扩大。施工时，必须从远处向冒顶区延深，并根据顶板情况随时执行“敲帮问顶”制度。如果有特殊变化，要及时汇报。同时，在施工时，还要掌握煤岩层节理情况。常用的加固方法为：补打Φ22 m×8.3 m的大孔径预应力锚索，并用钢筋梯子梁进行“#”字形联锁；接着进行复合支护，打设一梁三柱的单体液压支柱配大板，排距0.8 m，柱窝要垫好鞋板，保证在实底上不能有浮煤，梁、柱要用麻绳联锁，防止受压不平衡柱倒伤人。

2.2 冒顶区处理

2.2.1 找顶处理活煤矸

对于找顶处理活煤矸，必须在跟班队或班组长的监护下，由有经验的老工人用专用敲帮问顶工具对冒顶区的活煤矸进行处理。敲帮问顶人员应站在安全地点，监护人员应站在敲帮问顶人员的侧后方，以保证安全退路畅通。

2.2.2 打设临时点柱和临时木垛

在完成冒顶区边缘敲帮问顶且确保无危险后，组织骨干力量打设几根点柱，以起到支撑的作用。点柱间距应尽量控制在能容纳一个本垛的范围内。点柱打设好后，在有专人监护的情况下，作业人员首先用专用敲帮问顶工具处理活煤矸，然后视现场情况集中力量迅速在冒落的煤矸上打设“#”字形临时木垛。打设时，由冒顶区边缘向内逐个打设，且采用1.5 m长的道木交替打设。最后配合大板、刹杆、木茬等将顶板绞实。每打设一个木垛，木垛最上方贴近顶板时，必须向前方伸出两根大板，以起到挑顶和临时维护顶板的作用。下一个临时木垛要与其伸出的大板联锁，这样能防止再次来压对木垛造成冲击，甚至将木垛推倒。如此多次操作，在冒顶区打设若干个临时木垛来控制顶板，防止再次来压，为下一步全锚支护创造安全的工作环境。图1所示为高顶区施工前临时支护剖面。

待冒顶区顶板临时控制好后进行锚网支护。首先在点柱与木垛空隙间打设锚杆和锚索，铺网后用钢筋梯子梁联锁。当临时点柱和木垛空间的顶板维护好后，再慢慢从上到下、从边缘到中间拆除点柱和木垛。在拆除过程中，要时刻观察顶帮情况，作业人员要手疾眼快，行动迅速，并且严格执行“敲帮问顶”制度，时刻注意身边的情况，保证退路畅通。待临时点柱和木垛拆除后，按锚网支护要求支护。作业期间，必须保证工程质量，严格按规程要求施工，钢梁梯子梁必须横竖联锁。

冒顶支护完成后，拆除所有临时点柱和木垛并回收，然后组织力量清理冒落的煤矸石。

3 人工做假顶

冒顶区从底板到顶板将近8.5 m高，给回采造成了极大的影响，顶板不易维护；同时，采煤支架容易歪倒倾斜，影响回采进度，因此要做一假顶来充填冒顶区。

人工做假顶时，采用打设起吊钢丝绳吊挂大板并在大板上打设木垛的方式，大板长4.8 m，道木长1.5 m。预先在大板上均匀钻制4个直径为30 mm的预留孔，便于钢丝绳吊挂穿进和插出。将钢丝绳固定在顶板的锚索上，大板下方至底板的距离为原巷道的净高度（3.5 m）。在吊挂的大板上打设的木垛为1.5 m高，相临木垛要相互联锁，以防来压推倒；木垛要吃劲，不能有虚头，要用托板、木楔背紧背实。图2所示为高顶区域施工后断面。

4 冒顶区的防护措施

冒顶区的防护措施主要有以下几种：①加强施工管理，严格按规程要求作业；②加强对顶板离层仪的观察，如果有变化，及时汇报，并采取相应措施；③在构造复杂的地段采用复合支护，并延长复合支护长度；④在回采过程中，加强端头、端尾超前维护，延长维护长度；⑤优化支护参数，按实际情况合理改变支护材料的长度和强度；⑥增强顶板管理意识，加大监管力度，严格落实责任；⑦掌握顶板活动规律，采取有针对性的维护措施。

5 结束语

采煤工作面顺槽人工假顶处理冒顶施工工艺的应用使回采生产很快步入了正轨。该施工工艺的应用不仅为回采工作面的生产创造了有利条件，为作业人员提供了有力的安全保障，还为今后的井工开采，比如在断层及其他地质构造带附近的巷道维护、冒顶事故的处理提供了借鉴和依据。

〔编辑：刘晓芳〕