煤矿综采工作面顶板支护的安全管理

王燕飞

（长治经坊煤业有限公司， 山西 长治 047100）

引言

山煤集团长治经坊煤业有限公司3-8052综采面在采煤过程中，由于巷道受3-803工作面采空区侧向支承压力影响，巷道顶板及煤柱侧帮压力较大，部分段巷道顶板出现下沉及锚索托盘受力变形现象。另外，巷道前段、中段分别受陷落柱X8-18和断层F8-11、F8-22影响，巷道顶帮煤岩较为破碎，增大支护难度[1]。因此，为保障巷道的安全使用，必须对该巷道采取加强支护的措施，提出可靠的安全支护管理方法，为煤矿安全持续生产提供保障。

1 3-805综采面顺槽巷道原支护形式及材料规格

3-805综采工作面顺槽巷道设计断面为5.2 m×3.1 m，沿煤层底板掘进。根据邻近工作面两巷道矿压观测资料和同煤层邻近巷道的支护经验，3-805综采工作面顺槽巷道顶板采用锚杆+锚索+钢梁+经纬金属网联合支护，两帮采用锚杆+钢梁+经纬金属网的支护方式。

为防止巷道顶板岩层发生大面积整体垮落，顺槽顶、帮锚杆均采用Φ22 mm×2 400 mm左旋螺纹钢锚杆，顶锚杆间排距为800 mm×800 mm，帮锚杆间排距为850 mm×800 mm；锚索采用Φ22 mm×9 000 mm的19股高强度低松弛预应力钢绞线，将锚杆加固的“组合梁”整体悬吊于坚硬岩层中，每排2根，锚索间距为2 400 mm，排距为1 600 mm；顺槽每掘进50 m全断面铺设一排绝缘网，联网要求与金属网相同，具体见表1。

根据邻近工作面两顺槽矿压观察数据及支护经验，安装顶锚杆预紧力不低于320 N·m，锚固力不小于150 kN；帮锚杆预紧力不低于320 N·m，锚固力不小于100 kN；锚索预应力不低于150 kN，锚固力不小于300 kN。顶锚杆角度垂直于顶板，遇裂隙时，锚杆要尽量垂直于裂隙面；帮锚杆垂直巷帮布置，达到实现安全支护的效果。

表1 3-8052综采面顺槽原支护材料规格表

2 3-805综采面顺槽巷道加强支护的技术措施

针对3-805顺槽部分段巷道顶板出现下沉及锚索托盘受力变形现象，为保证巷道使用安全，工作面的顺利安全开采，经技术人员现场进行实地观测、检查，先后制定多种解决方案，最终确定以下技术加强支护的措施：

1）新掘巷道变更锚索排距1 600 mm为800 mm。对于已掘巷道顶板完整且压力大的区域，采取补打两根锚索进行加强支护，即锚索排距变为800 mm。锚索采用Φ22 mm×9 000 mm，间距为2 400 mm，与原锚索错开打设。锚索钻孔直径32 mm，锚固剂采用k2335型一支、Z2360型二支，预应力不低于150 kN，锚固力为300 kN。

2）600～620 m、650～660 m、675～690 m段巷道顶板破碎且顶板压力大，该区域巷道采用单体液压支柱与π型梁架棚支护，如下页图1所示。架棚采用4.8 m的π型梁与单体液压支柱进行支护，支护方式为一梁三柱，棚距1 000 mm，柱头须用防倒绳与顶板钢梁进行连接，每根单体液压支柱采用一根拉杆联接固定，单体液压支柱初撑力不得小于90 kN；单体液压支柱须支设在硬底上，当巷道底板松软时须穿柱鞋。当巷道带有坡度时，迎山角要合格。

3）针对顺槽前段41 m拐弯处，处于陷落柱区域，顶板有淋水，为保证巷道使用安全，拐弯处前后各5 m采用“锚索+槽钢”支护方式进行加强支护。锚索选用Φ22 mm×9 000 mm，间排距为1 600 mm×1 600 mm，与原锚索错开打设，锚索托盘选用140 mm×140 mm×20 mm金属托盘；锚固剂选用k2335一支、Z2360两支。槽钢选用18号槽钢，每根长5.5m，槽钢两侧需焊接异形托盘，托盘钢板厚度不小于20 mm[2]。两侧角锚索与顶板夹角60°打设，如图2所示。

图1 单体液压支柱与π梁架棚支护（单位：mm）

图2 拐弯处采用“锚索+槽钢”加强支护（单位：mm）

4）针对煤柱侧帮变形区域采用补打帮锚索方式加强支护，帮锚索排距0.8 m，距底板2.2 m处垂直帮部打设。帮锚索Φ22 mm×6 500 mm，托盘选用250 mm×250 mm×20 mm金属托盘，钻孔直径32 mm，锚固剂选用k2335一支、Z2360两支，预应力不低于150 kN，锚固力为300 kN。

5）针对陷落柱其他区域采取工字钢架棚支护，且架棚区域超出陷落柱范围5 m，工字钢选用矿用11号工字钢，棚距1 000 mm，棚顶、帮均用木背板背紧背实，背板长度为1 400 mm，间距为4 00 mm，棚腿底部焊接150 mm×150 mm×10 mm钢托板。为防止棚受压后整体下沉，架棚时确保柱底为硬底，否则必须穿鞋；工字钢棚采用六根拉杆连接，拉杆采用22号圆钢，每根棚腿两根（距棚腿底1 000 mm，棚顶500 mm处各一根），棚梁两根（距棚梁两侧500 mm处各一根）；当巷道带有坡度时，工字钢棚迎山角要合格[3]。

3 加强3-805综采面顺槽巷道支护的安全管理方法

3.1 巷道顶板支护的安全风险辨识及安全管理

首先每班开工前，当班班组长要组织开展顶板隐患排查、辨识危险源，对顶、帮压力大地段设置围岩变形观测牌板，作业队组每班安排专人进行观测填写，并及时对数据进行汇总分析，以便采取进一步措施。其次，作业队组及时跟进工作面进度补打木点柱，安排专人观测点柱受挤压、变形、弯曲、柱体开裂等情况，以便及时采取措施，加强该段支护。最后，作业队组严格按照正规作业循环图表作业，遇特殊地质条件在掘进时执行短掘快支，正确使用临时支护，严禁任何人员空顶作业[4]。

另外，合理高效的组织协调是支护作业安全管理的有效保障。针对支护出现的问题，必须要由安全部门、生产部门、技术部门联合共同制定解决问题方案，由技术部门负责制定技术措施；生产部门负责协调安排人力物力；安全部门负责现场安全监督及工程质量验收，三个部门各负其责、互相配合，共同服务作业队组，确保支护作业保质保量完成，真正为作业队组安全生产起到保驾护航作用[5-6]。

3.2 巷道顶板支护的分级管控及培训考核

强化对综采工作面顶板的安全管理是煤矿安全管理的重要工作[6]。为切实做好工作面顶板管理工作，采用分级管理办法，明确划分出矿、科、队各级部门或人员的职责。首先，矿井要安排好顶板管理所需要的投入，定期组织对顶板隐患排查和整改工作的检查与考核。其次，各相关技术科室要强化工作面顶板的技术管理，队组要按照职责要求，做好工作面现场的顶板隐患排查与整改工作，防止顶板事故发生，确保工作面顶板状况满足现场安全生产的要求。

为调高综采工作面顶板支护的安全管理，着重对该工作面的相关作业人员实行全面安全知识培训。作业队组要加强员工班前、班后会安全技术措施、操作规程、危险源辨识、应急避险、自救互救等专业知识培训学习，进一步提高员工安全技能水平，确保上安全岗、干放心活。本矿每旬对采、掘、开工作面组织一次顶板支护动态检查，现场检测工作面单体支柱初撑力、锚杆（索）拉拔力、锚固力及预紧扭矩，对检查中发现的影响支护质量的问题，按规定进行处罚，以确保工作面顶板支护安全可靠。