急倾斜厚煤层隐伏构造段连续推进技术

唐术成 周忠国 刘建 张孟军 王东

（四川省华蓥山煤业股份有限公司绿水洞煤矿，四川华蓥 638600）

0.引言

急倾斜采煤工作面回采推进过程偶尔会遇到隐伏的地质构造，综采工作面在回采巷道和开切眼掘进时收集了部分地质资料，但对工作面内部地质构造却无法实现完全掌握，当采煤工作面回采至隐伏地质构造地段，若直接硬行推进，极易出现液压支架接顶不严造成顶板垮冒，进而造成液压支架无法接顶，发生倒架、背架，机道内被垮冒矸石堆积堵塞，工作面被迫停采等，直接影响矿井的安全生产工作[1-4]。

1.关键技术

1.1 隐伏构造段处理

1.1.1 注浆加固

采用化学浆加固断层段液压支架背上的矸石，并给断层段机道内形成缓冲层。从外向内、从上向下清找悬矸活石，防止掉矸片帮伤人。作业前先将工作面所有支架拉到最小控顶距，且支架接顶严实初撑有力，再将采煤机牵引至顶板完整段，然后将采煤机、160刮板输送机及机巷桥转停电闭锁。在敷设固化注浆管路时同时在支架间均匀布置四个点，每个点设防灭火注水的专用管子各一根（该管子插入充填区以上）并上好截止阀与从机巷泵管敷设的一趟专用消防水管直接相连。

1.1.2 扩帮铺设假顶

撤掉需扩刷段对应架前挡矸门，留出人员进入机道作业的通道。扩刷前，先将需扩刷段及其前后各10m段的液压支架补液，以确保作业人员在该段作业时的作业安全。然后将扩刷点前后线缆（含各种监测、通讯线缆）、风水管等再采用笆片、旧皮带、木板等材料覆盖遮挡，防止爆破损坏。扩刷时，先对液压支架顶上的矸石进行固化，然后再对需扩刷段的机道及煤壁侧冒顶段进行充填（每次充填不超过3架支架），待发泡好后方可从上向下进行扩刷，扩刷时先扩刷充填段（限齐平液压支架探梁以下部分），待采用一梁二柱（或一梁三柱）沿走向施工好抬棚后方可扩刷煤壁，抬棚一端吃入液压支架探梁深度为1m（贴紧支架背上的矸石），并采用钢丝绳进行连接成整体，防止其滑脱。扩刷采用钻爆法施工（湿式打眼），眼孔沿煤壁倾向布置，眼孔间距1m，排距0.9m，每个眼孔深度1.5m，每个眼孔装药2条，炸药使用煤矿许用三级乳化炸药，雷管为煤矿许用8#毫秒延期电雷管，并按要求装填黄泥、水炮泥，扩刷高度2m（以现有的顶板为准），扩刷深度3m（以现有的煤壁为准）。扩刷从上向下分台阶进行，每次扩刷长度（倾向）1.5m，扩刷深度（走向）1.5m，扩刷后立即采用单体液压支柱施工戴帽点柱做临时支护，临时支护间距不大于1m，空顶距不超过1m。扩刷煤壁后的顶板采用树脂锚杆（φ=18mm，L=2000mm）配锚网支护进行支护（锚杆间排距1.0m），扩刷段煤壁采用涨壳锚杆（φ=16mm，L=1800mm）配菱形金属网进行支护，锚杆间排距1.5m。煤壁支护滞后距离不能超过3m，每次扩刷完毕并支护完成后方可继续扩刷。每一段扩刷完毕后采用11#工字钢施工抬棚（长度以满足现场实际需要为准），抬棚一端采用二组锚索（φ=15.24mm，L=7000mm，钢梁外露0.5m，每组锚索间距2m）配铁托板固定在扩刷段顶板上（抵拢扩刷后的煤壁），另一端与施工的一梁二柱（或一梁三柱）搭接（由于局部段跨度较大，一根钢梁长度不够，需进行搭接），搭接处采用U型卡连接并采用单体支柱支撑，抬棚间距0.4m（内空）。抬棚与抬棚之间采用3组15kg/m的钢轨（长3m）配U型卡进行连接成整体，钢轨铺设在抬棚上方，一组齐煤壁，另一组贴近支架探梁0.3m，最后一组施工在160溜子机道正上方（错位均匀布置），抬棚靠支架探梁侧0.3m位置采用φ=12.5mm的钢丝绳将施工抬棚连接成整体（钢丝绳穿在钢梁专用眼孔内），抬棚上方的空漏部分采用方木、半圆木、笆片等充填一层，然后再采用彩钢瓦（薄铁皮）铺一层，防止充填浆液与木料等接触，再在其上注浆充填，每次注浆不超过2架支架。支设抬棚时，先将一端伸进支架探梁内（可采用钢丝绳穿钢梁连接眼孔进行人工下放并稳固），另一端采用单体支柱升至顶板，然后用锚索固定。扩刷生成的煤矸让其自然落入下方溜槽内，若堆积较多时，可以放部分160刮板运输机机道内的矸石然后来回推移推移缸并将机道内的煤矸堆积充实。

1.1.3 柔性挡矸装置

针对急倾斜综采工作面，难免人员要进入工作面机道处理故障或检修，由于煤层倾角较大，极易发生片帮造成飞矸伤人，危及进入机道内作业人员人身安全。采用传统的支设单体液压支柱配方木等施工挡栏，职工劳动强度大且打设和回撤都比较耗时费力，通过使用急倾斜综采工作面柔性挡矸装置，将缓冲气垫放入机道内固定后，对其进行充气膨胀后对机道进行封闭，能够起到有效挡矸的作用，作业完成后将缓冲气垫放气后即可进行快速回收。

1.2 控制刮板输送机下滑顺序及方法

（1）将工作面160刮板输送机与液压支架保持一定夹角，以便利用支架推溜杆推移溜子时向上的力大于溜子自身下滑力，从而达到防滑效果。工作面现目前160刮板输送机与真倾斜夹角为a=arcsin（L/（N×A））≈1.5°，为确保液压支架推溜杆向上的分力抵消160刮板输送机沿重力方向的分力，则真倾斜与液压支架的夹角亦≥1.5°，则液压支架与160刮板输送机所呈夹角≥3°，此处取5°。（2）自下而上单向推刮板输送机，使用好支架各种防倒、防滑、调正缸等。（3）若刮板输送机下滑较快，则将其用单体液压支柱一端抵在刮板输送机上（采用双股防倒绳将单体液压支柱捆绑牢固并将其固定在刮板输送机上），另一端在支架底座向机尾方向抵，增加向上的分力，单体液压支柱长度根据现场实际进行选取，使用后的单体液压支柱采用防倒绳捆绑牢固，不能影响架间行人及操作。（4）若采用以上方法不能控制刮板输送机下滑，则采用单体液压支柱配合支架排架，单体液压支柱柱窝设在需排支架的下一架底座前方，将支柱抵在需排支架的探梁上，配合支架底调缸将支架探梁向上排，使其所排支架下方推溜框架与推溜杆靠拢，从机尾向下排。（5）单体液压支柱两端要垫好木楔子，每根支柱必须系好双防倒绳，防止支柱卸压伤人。（6）所有使用单体液压支柱进行排架、防溜子下滑斜撑时，必须采用远距离操作。

2.实施效果

在绿水洞煤矿3251南采煤工作面顺利开展了工业性试验并取得良好效果，从根本上改变了急倾斜综采工作面过隐伏构造地段的被动局面。

3.结语

（1）采取多种综采工作面设备防滑手段，根据工作面两巷收敛段遇不同收敛率及不同超前量情况而调整液压支架摆尾量，动态控制下滑量，实现安全连续推过地质构造带。（2）针对急倾斜厚煤层隐伏地质构造地段，研究提出采用注浆加固和扩帮铺设假顶等举措，实现安全顺利通过隐伏地质构造带。（3）研究出的一种急倾斜综采工作面过隐伏构造地段配套装置，通过对隐伏构造段提前进行处理，防止综采工作面推进过程中发生顶板垮冒事故或被迫停采现象，施工工艺简单、安全可靠，大大提高煤炭资源回收率，确保综采工作面安全顺利推过隐伏构造地段。（4）研究出的一种急倾斜综采工作面柔性挡矸装置，从根本上改变了急倾斜综采工作面机道挡矸板的传统施工方式，减少了操作人员进出机道的次数，有效地降低了安全风险，确保机道作业安全可靠，施工工艺得到简化，充气速度快、操作便捷，缩短操作人员进入机道内作业时间，为工作面安全生产节约宝贵时间，可折叠、体积小、重量轻、运输方便，大大降低了职工的劳动强度。