浅埋中厚煤层综采工作面过空巷压架处理技术实践

宋伟东

（晋能控股煤业集团天安公司昌都煤业，山西 晋城 048000）

支架压死事故[1-3]是综采工作面常见的事故，特别是在薄煤层和中厚煤层中，由于工作面开采高度小，支架行程有限，工作面顶板压力大时极易出现支架压死。卧低、挑顶是常见的支架压死处理方法[4-5]。目前国内常采用爆破挑顶处理，但由于各矿地质条件差异较大，爆破参数都是凭经验设置。本文以昌都煤业为背景，对浅埋中厚煤层综采工作面压架处理技术进行研究。

1 工程概况

1.1 工作面基本情况

昌都煤业为资源整合矿井，91308 工作面开采9 号煤，平均埋深152.3 m，平均厚度1.70 m，煤层倾角1°～4°。煤层直接顶为砂质泥岩，厚4.32 m；老顶为细粒砂岩，厚度10.13 m；直接底为泥岩，厚度1.68 m。91308 工作面可采走向长度975 m，倾向长度150 m。切眼分为三段：切眼一段可采走向长度473 m，倾向长度150 m；切眼二段可采走向长度445 m，倾向长度85 m；切眼三段可采走向长度57 m，倾向长度122 m。91308 工作面采用ZY4400-10/23 型掩护式支架维护顶板，回采范围内存在多条同煤层整合前旧巷道，巷道宽4.2 m，高为1.7 m，采用一梁两柱的木棚支护。工作面布置如图1。

1.2 压架情况分析

91308 工作面空巷采用带帽点柱进行支护，每排4～5 根，排距1 m。过空巷时，采用机尾超前的方法过空巷，在工作面机尾推进至101 m 处过空巷期间，顶板周期来压，下沉明显，空巷内靠近采煤侧的部分单体柱被压坏，工作面部分支架立柱无行程，采高不足1.3 m。机尾支架推进到空巷东帮时，59～84#支架部分安全阀连接头损坏，局部煤壁存在片帮和冒顶，片帮深度300～800 mm，冒落高度300～500 mm。

图1 91308 工作面布置示意图

2 压架处理方法

根据91308 工作面现场压架情况，结合工作面顶板岩性，决定采用爆破挑顶法处理压架。

2.1 挑顶工艺

工作面压架数量较多，采用从机尾和机头两个方向对压架进行处理施工，处理至最后五架时停止一个方向施工，在机头及机尾靠近压架方向选择一个顶板完好、活柱行程大于800 mm 的支架，逐步下降到比相邻支架低于500 mm 高度，确认顶板安全后，在下降支架上方顶板进行打眼爆破。爆破后，将破碎的矸块清理至工溜，由工溜运输出工作面，随后升起支架，升紧接实顶板；之后降下机头方向相邻支架，利用处理完成的支架和下降支架的高度差对下降支架的顶板进行打眼爆破处理，完成后升架，并逐步提高支架高度，处理后被压支架高度达到2 m 左右；然后利用相邻支架的高度差，依次逐架对被压支架顶板进行爆破松动处理，并及时更新损坏设备，保证工作面支架处于完好状态，同时采用单体支柱对支架顶梁前端进行加强支护。最后待工作面压架处理完毕后，用单体柱斜撑方法将支架拉出，并与工作溜连接。

2.2 爆破工艺

（1）炮眼参数

处理第一架压架炮眼布置方法：在被压支架的顶板上利用高度已有2.1 m 支架的空间，用气腿式凿岩机在支架上方两侧各布置一排炮眼，每排4 个，共计8 个炮眼。两排炮眼中的第一个炮眼位于支架最内侧，第二个炮眼与第一个炮眼间距670 mm，第三个炮眼与第二个炮眼间距970 mm，第四个炮眼与第三个炮眼间距970 mm，两侧炮眼均向压架内侧倾斜65°（炮眼布置方式如图2）。炮眼设计深度为1000 mm，单眼装药量0.2 kg；炮眼采用水炮泥和黏土炮泥封孔，封孔长度大于等于0.5 m；装药方式为正向装药，串联联线，一次装药一次全部起爆。炮眼参数见表1。

图2 第一架炮眼布置参数示意图

表1 第一架炮眼参数表

处理后续支架施工方法：第一架支架完好后升高至与被压支架500 mm 的高度用气腿式凿岩机在支架上布置一排4 个炮眼，第一个炮眼位于支架最内侧，第二个炮眼与第一个炮眼间距460 mm，第三个炮眼与第二个炮眼间距970 mm，第四个炮眼与第三个炮眼间距970 mm，四个炮眼均向压架侧倾斜65°（炮眼布置方式如图3）。炮眼设计深度为1000 mm，单眼装药量0.2 kg；炮眼采用水炮泥和黏土炮泥封孔，封孔长度大于等于0.5 m；装药、联线和起爆同前述方式。炮眼参数见表2。

图3 后续架炮眼布置参数示意图

表2 后续架炮眼参数表

（2）爆破挑顶施工

炮眼施工采用YT28 型气腿式凿岩机，打眼方式为湿式打眼，钻头32 mm，钻孔直径32～34 mm，钻杆直径30 mm，眼深1000 mm。爆破药卷为矿用三级乳化炸药，引爆方式为毫秒电雷管引爆，FD-200DA型电容发爆器启爆。爆破挑顶工序为：首先进行安全检查、准备材料，之后进行炮眼打眼施工，再后进行装药、联线和爆破，最后清理矸石。

（3）爆破高度不足

由于工作面各支架上方矸石厚度不一，在爆破挑顶施工过程时，部分支架顶板爆破松动能达不到设计升架高度要求，需结合领近支架爆破挑顶情况，调整炮眼施工深度，由1 m 增加至2 m，装药量由1卷增加至2 卷。若遇支架后部爆破效果不能满足要求时，则需补打炮眼进行松动爆破，炮眼采用平行布置，深度不小于1 m，每个炮眼装药量为1～2 卷。

3 现场施工

3.1 安全措施

（1）当班开工前，由班组长安排本班施工工作和安全工作，并明确各项工作责任人，监督当班作业人员严格按照施工措施进行施工。

（2）人员在支架顶梁上打眼施工及出渣时必须先找掉活动的矸石，用高度合适的液压单体柱和柱帽（或者长度合适板梁）打设临时支护，确认安全后方可进行施工。

（3）爆破施工前后，必须严格执行爆破施工专项技术措施，严格执行“一炮三检”和“三人连锁放炮制度”。遇到拒爆、残暴等情况，需严格按照相应专项措施进行处理。

3.2 施工情况

91308工作面压架范围为59#～84#架，共计25架，总计处理33 个支架，用时7 d。采用松动爆破后，爆破处支架及邻近支架的支护阻力明显降低，说明爆破后顶板压力能够有效释放。爆破挑顶能够大幅降低作业人员工作量，提高压架处理的工作效率。

4 结语

综采工作面顶板压力大时，易出现支架压死事故，采用松动爆破工艺破碎支架上部顶板，可以使支架上方压力得到充分释放，降低支架压力，同时可在支架上部形成活动空间，将支架升起，进而逐步将支架拉出，提高压架处理工作效率。