综采工作面撤除端头支架后顶板支护技术实践研究

牛汪洋

（汾西矿业两渡煤业，山西 灵石 031302）

39（10）08工作面受断层影响，工作面顶板上方破碎，时常发生漏顶事故，加之支架处于11号煤底板炭质页岩中，支架钻底情况严重，导致工作面机尾处159～165架向煤帮侧严重倾斜。经采取措施调整，在支架扶正过程中，位于端头的164架与165架2个端头支架只能被迫撤除，端头支架缺失区域顶板不能有效支护。

1 概况

610水平新区39(10)08工作面位于集中回风巷东北部，其切眼外侧为两渡镇八一一煤矿，材料巷外侧为31005工作面采空区，运输巷外侧为160m宽F3断层保护煤柱。工作面标高为573～618m。39(10)08工作面开采煤层为石炭系太原组9#和10#煤，煤层均稳定，煤层总厚度6.3m，煤层结构为1.15（1.30）1.91(0.31)0.81（0.10）0.77。9#和 10#煤夹层为1.3m厚的砂质页岩，顶板为7.3m厚的石灰岩，直接底0.4m厚的炭质页岩。

39（10）08 工作面为9#和10#煤一次采全高工作面，采用走向长壁后退式综合机械化采煤法，工作面现有154架ZZ15000/29/65型液压支架作为基本架（原电液控支架已更改为手动操纵阀操作），4架ZZG15000/29/65D型液压支架（机头、机尾各两架）作为过渡支架（原为电液控支架已更改为手动操纵阀操作），5架ZZT20200/32/65D型电液控支架（机头安设2架长顶梁支架、1架短顶梁；机尾处安设2架短顶梁，扶架过程中甩掉2架）作为端头支架，工作面支架全部采用本架手动控制。

2 顶板支护方案

2.1 端头支护方案

由于39（10）08工作面材、运两巷成巷时间较长，巷道帮鼓情况严重，巷道两帮缩近量较大，导致现在材料巷断面宽度平均仅为4.3m，一段时间以来为保证工作面正常回采推进，必须提前进行扩帮处理，第165架多半个支架处于多余状态。第163架侧至煤帮距离为2.5m，因端头支架缺失，必须在此区域进行支护，具体为：

（1）沿用现用的三根9m长工字钢梁作为端头支护，此端头支护已经用Ф21.6×L4300mm的锚索配合U型钢箍锁紧于顶板，其下部利用单体液压支柱进行支护，要求每根工字钢梁必须架设至少4根单体液压支柱。靠近落山侧时，逐步将单体支柱用“#”字形木垛替换下来，木垛用1500mm长、直径200mm方木砌成，每推进3m架设一个木垛，木垛与木垛间距离为1500mm，架设的木垛不得影响行人。

（2）当端头支护内9m长工字钢梁尾端到最后一架超前支架时，必须在超前支架内及时将三根9m长工字钢梁接住前面的钢梁顺着巷道架设上，两边钢梁尽量靠近两边超前支架；首先，用单体液压支柱成一梁四柱进行支设，单体液压支柱必须穿鞋戴帽，挂设防倒链，确保初撑力不小于7.7MPa；然后，用Ф21.6×L4300mm的锚索配合U型钢箍将钢梁锁紧于顶板，保证每根钢梁不少于4个钢箍，两端距离端头0.3～1m间，其余均匀分布。

（3）单体液压支柱高度不足时，可以利用2m长方木在底板上砌成木垛进行支撑，必须保证每层木垛交叉点处于单体液压支柱下方，严禁单体液压支护支设在悬空处。

2.2 超前支护方案

（1）因162架与163架较原有端头支护顶梁长度短2.12m，为确保端头支架前顶板的支护强度，要求超前支架向前拉移步距为0.8m，时刻保持尾梁与端头支护衔接。

（2）为保证超前支架内顶板完好，必须在支架中间顺巷道方向用4m长π型梁架设一梁三柱加强支护，确保端头支护到位后顶板完好。

2.3 机尾三角区域加强支护方案

由于162架与163架较原有端头支架短2.12m，161架顶梁比162架短1.6m，造成161架每个循环都有2.2m空顶区域，为保证三角区域顶板支护有效，必须采取提前开缺口做假顶的方式，提前加强支护。具体为：

（1）利用风镐提前对159架～163架进行扩帮开缺口。即从材料巷煤壁侧帮向机头方向深9m，要求从工作面煤壁向推进方向扩帮深2m，跟随工作面推进速度，每1m作为一个循环扩帮进度，当平台在推进方向宽度小于1m时，必须再次扩帮支护；提前扩帮平台沿巷道顶板扩帮，扩帮高度为2m。

（2）开缺口扩帮过程中，如果遇到煤岩层较硬，风镐无法破开时，可以采取震动炮的方式推进，炮眼布置为单排眼，眼距1500mm，眼深2000mm，每个炮眼装一个瞬发电雷管，1卷火药，每眼装药量不大于0.2kg。爆破采用正向起爆，封泥长度不小于0.5m。扩帮掉落的煤、矸，由人工用铁锹攉入刮板输送机内运走。

（3）扩帮施工完毕后，顶板铺设双层金属网，金属网使用12#铅丝编织的规格为长×宽=10×1m经纬网，网格为40×40mm。长边顺工作面方向铺设，长边搭接长度不少于100mm，并沿长边方向用联网丝联两排，联网丝间距不得大于200mm。联网丝采用16#铅丝，长600mm，对折成双股，每扣不少于三圈，并将剩余的铁丝头窝在网内，防止伤人。然后用Ф22×L2400mm规格锚杆，配合W钢带进行支护，锚杆支护间排距为800×800mm。接着，用Ф21.6×L4300mm的锚索配合铁板锁紧顶板，锚索间排距为1500×1600mm。

（4）顶板锚索、锚杆施工完毕后，在顶网下面架设6根6m长钢轨，钢轨垂直工作面煤壁架设，间距为1500mm，第一根架设在距离超前支架顶梁侧0.8m处；前一循环钢轨尾部出了开缺口平台后，必须紧接在续架6根，后一循环与前面交错2m。架设钢轨时，先用单体液压支柱将钢轨支设好，要求每根6m钢轨必须至少架设2根单体液压支柱，支柱长度必须符合高度要求，并且尽量使用同一型号的单体液压支柱。单体支柱支护时，必须穿鞋戴帽，挂上防倒链，并保证支护初撑力符合要求。然后，用Ф21.6×L4300mm的锚索配合U型钢箍将钢轨锁紧于顶板，保证每根钢梁不少于3个钢箍（当工作面机尾三角区域内顶板完好，顶板压力减小时，可以减少铁道支护，但必须架设戴帽点柱）。

（5）机尾段扩帮后，下面的平台用煤机割掉，割煤前提前将平台上方的单体支柱回撤下来，但严禁提前将单体液压支柱回撤掉。如煤机割不通的地方，可以采取打眼开震动炮的方法破煤。

3 工作面割煤方案

（1）因扶正支架过程中，调整支架空间不足，先后两次起底下卧刮板输送机机尾槽，导致工作面刮板输送机槽底板比材料巷底板低2m；因工作面扶正支架后距离停采线距离仅80m，为确保末采作业工序的顺利完成，必须在20～25m范围内将工作面底板抬高至正常标高。因此在工作面正常推进过程中，必须保证每刀抬底量在80～100mm之间，割煤过程中，严禁一刀煤抬底量大于100mm。

（2）由于工作面有10条断层，在推进过程中必须对工作面6～30架、34～56架、57～60架、120～135架进行打眼开震动炮。炮眼布置为单排眼（局部为双排三花眼），眼距1500mm，眼深2000mm，每个炮眼装一个瞬发电雷管，2卷火药，2个水炮泥，每眼装药量不大于0.4kg。采用正向起爆，炮眼用炮土填实，封泥长度不小于0.5m。

（3）由于工作面断层较多，并且临近停采线，根据末采要求可以适当将采高逐步降低到4.5m推进，以确保工作面断面附近顶板完好，工作面能够正常推进。

4 结语

39（10）08工作面在撤除端头支架后，端头处、超前支护处及三角区域采用了合理的支护方案，调整了割煤方案。经过现场实践，工作面在生产过程中未发生顶板事故，证明支护可以满足安全生产，为类似条件的工作面提供一定的技术借鉴。