综采工作面死架事故分析与预防.doc

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综采工作面破碎顶板控制技术
郭金明
（平顶山工业职业技术学院，河南 平顶山 467001）
摘 要 论文针对六矿深部煤层综采工作面破碎顶板特别是复合顶板的特性，详细分析研究了综采工作面复合破碎顶板管理工艺的特点，合理优化顶板管理工艺、采取综合的管理措施，逐步摸索出了工作面复合、破碎顶板管理有效途径，为回采工作的安全进行奠定了坚实基础。
关键词 综采工作面 复合破碎顶板 顶板管理工艺
由泥岩、页岩、粉砂岩及煤等煤岩互层组成的煤层顶板一般称为复合顶板。复合顶板层理、节理、裂隙发育，易离层，抗弯能力差，性脆易冒，极难管理。如果管理不当，综采工作面会经常发生架前冒顶事故，严重影响和制约综采高产高效优势的发挥。
平煤集团六矿丁5-6-22260综采工作面开采二叠系下石盒子组丁5-6煤层，丁5-6煤层从皮带下山往里250m处开始分层。丁5煤层厚度约为0.6m左右，丁5~6夹矸厚度在0.8~5.2m，丁6煤层厚度约为2.3~4.3m，平均厚度为3.6m。采面沿丁6煤层回采、致使采面顶板变化为煤、岩互层复合顶板，在回采过程中一般采用综合的破碎顶板管理工艺。
1 复合破碎顶板管理工艺
1）及时支护：采煤机割煤后先移支架，后移输送机，为此，支架前柱与输送机的电缆槽托架间要预留一次截深距。移架后护帮装置及时支护，防止煤壁片帮。有伸缩梁的支架，要及时伸出伸缩梁,防止冒顶。
2）超前支护：如果采用正常的移架方法维护不住破碎顶板或煤壁片帮比较严重时，可采取超前采煤机进行移架，使支架顶梁顶住煤壁，不让顶板暴壁出来而得以提前支护。
3）带压擦顶移架：移架时让支柱仍保持一定的工作阻力，使顶梁贴着顶板擦顶前移，一定程度上可以减轻移架时顶板岩层的活动，减少由于移架而造成的顶板破坏。
4）铺金属网：在支架顶梁上铺金属网，这是管理破碎顶板的有效办法。当煤壁前控顶范围内的顶板破碎时，为保证支架顺利前移，顶网能顺利展开，也可在金属网下架走向梁，由走向梁预先托住顶板，让支架在走向梁及金属网的掩护下前移。
5）架走向梁：在煤壁靠顶板处掘一梁窝，将走向梁的一端架在煤壁上，另一头架在支架的顶梁上。如果煤壁容易片帮，则煤壁上不适宜或不能掘梁窝，这时可靠近煤壁侧打一临时贴帮柱。如图1所示：

a)不片帮处架走向梁 b)片帮处架走向梁
图1 架走向棚支护
在丁5-6-22260综采工作面回采过程中发现其复合顶板完整状况变化较大，在其顶板相对完整情况下，采用前述顶板管理工艺，在顶板裸露后立即加强支护，取得了很好的控制效果。但是对胶结程度很低的破碎复合顶板，这种被动的管理方法效果很差。由于破碎顶板胶结程度很低，一经揭露即产生流动状态，很难支护控制，冒顶事故在所难免，严重影响工作面的安全生产。
经过认真分析，决定采取分类方法管理复合破碎顶板：顶板固结程度较好地段采取前述综合管理工艺，破碎地段采取注浆固化顶板技术主动控制破碎顶板。
2. 注浆固化破碎顶板
2.1 马丽散加固机理
马丽散是由两种成分组成的聚亚胶脂产品，具有高度粘合力和很好的机械性能，与岩层产生高度粘合。马丽散注入岩层后，低粘度混合物保持液体状态几秒钟，渗透细小的裂缝，发生膨胀和粘结，从而将冒落区内松散岩石胶结在一起，有效地加固围岩松动圈，使之成为整体，提高了围岩的整体承载能力，从而有效控制巷道顶板的垮落。
2.2 马丽散注浆加固方案
2.2.1 地点选择
丁5-6-22260综采工作面机、风巷掘进时沿丁5顶板掘进，因丁5煤层变薄或缺失，与丁6煤层夹矸变厚，致使采面顶板变化为复合顶板（煤、岩互层），机巷掘致1600m处揭露落差大于5m的断层而发生了冒顶事故，高冒区长达20m、高度超过10m以上。对回采有较大影响。最终决定在此处采用马丽散注浆液加固方案.
2.2.2 注浆参数
在冒顶区每循环约布置8个注浆孔，孔间距不大于1.5m，深孔3.5~4.8m，最大6.0m，每个循环大概加固控制5~6m范围，见下图。

图2 注浆管布置图
马丽散树脂与催化剂的配合比:体积比1:1。根据围岩性质，确定终孔注浆压力不小于4MPa。
2.3 施工工艺
打眼埋设注浆管用高压胶管连接注射枪和注浆泵，将注浆泵的两根吸管分别插入装有马丽散树脂和马丽散催化剂的桶内，开泵注浆达到设计压力，冲洗机具停泵，拆卸注射枪。
注浆孔采用顶锚杆机配注浆专用钻杆施工，钻孔直径28mm，孔深3.5~6.0m。每孔注浆量根据注浆压力确定，施工时必须严格控制注浆压力，达到设计压力即可换孔注浆或停止注浆。注浆按由下而上顺序进行。在第一遍注浆结束后，对注浆区进行人工清渣，然后及时架设超前支护。注浆设备见下图。

图3 注浆设备布置示意图
3. 结 语
复合顶板管理难度很大。尤其是受到断层影响，致使顶板管理更加困难，严重影响了采面的安全生产。在丁5-6-22260综采工作面生产过程中，技术人员根据具体情况进一步完善顶板管理措施，运用上网、超前支护等综合措施优化了顶板管理工艺。采面过断层冒顶区期间，除了采用综合顶板管理控制技术外，在断层冒顶区域提前进行注浆固化破碎顶板工作，对破碎松散体进行粘结，使之成为整体，提高了围岩的稳定性和抗压承载能力，使采面顺利通过了断层冒顶区域。保证了采面的安全生产，取得了显著的经济效果。

2007-11-20
郭金明（1956－），男，河南周口人，副教授，毕业于中国矿业大学采矿工程专业，现在平顶山工业职业技术学院从事煤矿开采技术专业的教学和教科研工作。

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