综采工作面破碎顶板安全维护措施研究

2019-04-09孙驭丞

山东煤炭科技 2019年3期

孙驭丞

（大同煤矿集团云冈矿，山西大同 037003）

1 概述

大同煤矿集团云冈矿81103工作面位于井田311盘区，工作面设计走向长度为1700m，倾向长度为210m，工作面回采煤层为12#煤层，煤层平均厚度为1.82m，平均倾角为2.5°。工作面存在伪顶主要以炭质泥岩为主，平均厚度为1.33m，受采动压力影响，在回采期间该岩层局部出现破碎、冒落现象；直接顶主要以粉细砂岩互层为主，平均厚度为4.09m；基本顶主要以粉砂岩为主，平均厚度为11.7m。81103工作面采用综合机械化回采工艺。

根据云冈矿地测科提供《81103工作面水文地质报告》显示：81103工作面回采至790m处在回风顺槽侧揭露一条F6正断层，断层落差为1.2m，倾角为55°，断层与工作面呈6°夹角布置，从工作面运输顺槽812m处贯穿显现。受构造应力及回采压力影响，工作面回采至770m处时，顶板压力加大出现破碎现象，在尾部104～115架之间顶板出现局部冒顶，造成支架移架困难；当工作面回采至780m处时顶板出现大面积破碎、下沉现象，位于87～114架范围内顶板最大下沉量达0.46m，回采速度仅为2.7m/d，在顶板破碎区域内工作面支架初撑力仅为额定值的52.3%,工作阻力为额定值的57.7%,严重影响工作面安全回采。对此云冈矿技术科通过技术研究，决定在工作面785m处开始对破碎顶板采取“注浆+超前撞楔支护+支架搭梁”等联合维护措施。

2 工作面破碎顶板联合维护措施应用

为了提高破碎顶板稳定性及承载能力，保证支架具有足够的初撑力及工作阻力，决定对破碎顶板进行注浆加固，施工撞楔支护进行超前维护、支架搭梁带压擦顶进行移架。

2.1 注浆支护

通过对破碎顶板施工深度为5.0m窥视孔观察发现，断层带附件顶板破碎区域延伸至直接顶深度达3.2m，所以将顶板往上3.5m范围作为注浆加固区域。

（1）为了防止顶板破碎、垮落，导致煤壁片帮严重，决定在工作面煤壁距顶板0.5m处施工一排注浆钻孔，钻孔间距为3.0m，深度为5.0m，直径为42mm，为保证钻孔注浆效果，钻孔与工作面顶板呈45°仰角布置，钻孔终孔位置距顶板垂直距离不得低于3.5m。

（2）钻孔施工完后，采用型号为HJB-5.5/5.0型高压双液注浆泵向钻孔内注射马丽散浆液，注浆压力不得低于2.0MPa，注浆液采用马丽散与催化剂配比为1∶1混合液，注浆时从工作面中部向两边依次进行。

（3）为了保证注浆效果，将高压注浆管埋入钻孔内后，对孔口进行封堵处理，采用膨胀水泥进行封堵，封堵长度为0.5m，封口3h后进行高压注浆，在注浆期间发现煤体或邻孔有浆液渗出时立即停止注浆。

2.2 撞楔超前支护

撞楔超前支护主要是通过对工作面设计顶板位置施工多组超前支护体，从而对煤体前方应力集中区进行超前支护，防止回采期间受应力影响发生顶板破碎、冒顶事故。

（1）在工作面设计顶板位置施工一排超前支护钻孔，钻孔垂直工作面布置，钻孔深度为4.0m，直径为42mm，钻孔间距为1.0m，钻孔施工期间严格控制施工角度，钻孔角度上下偏差不得超过±2°。

（2）钻孔施工完后，及时清理钻孔内煤屑，并依次向钻孔内填装锚固剂及支护体，每个钻孔内填装三支锚固剂，分别为一支MSKC23/35型和两支MSKC23/60型；支护体主要采用长度为4.2m、直径为25mm高强度左旋无纵筋螺纹钢锚杆。超前支护体及锚固剂填装后采用手持式钻机对其进行锚固，锚固力不得低于120kN。

（3）第一排撞楔超前支护施工完后继续进行割煤，当工作面推进3.0m后施工第二排撞楔超前支护，相邻两排超前支护交错布置，且交错距离为1.0m，直至工作面完全过破碎带，如图1所示。