【摘要】針對(duì)煤礦綜采工作面頂板較難管理的實(shí)際情況，對(duì)該煤層的頂板離層水疏放、頂板管理、頂板加固進(jìn)行了探討，并制定了可行的安全措施，經(jīng)過(guò)開(kāi)采實(shí)踐取得了較好的效果，為以后的類(lèi)似復(fù)合頂板煤層開(kāi)采積累經(jīng)驗(yàn)。

【關(guān)鍵詞】煤礦開(kāi)采；頂板；防治措施

1.某綜采工作面概況

某綜采工作面煤層平均厚度4.85m，走向斜長(zhǎng)1390m，傾斜長(zhǎng)度28m，采用綜合機(jī)械化傾斜長(zhǎng)壁采煤法。所采煤層為2#煤層，2#煤層直接頂為細(xì)粒砂巖、粉砂巖、泥巖組成的復(fù)合型頂板，遇水易變軟泥化，在采煤過(guò)程中直接頂隨采隨落。

2.頂板影響的原因分析

采煤工作面軟巖頂板管理，要從客觀、主觀方面進(jìn)行改進(jìn)，方能管理好采煤工作面的整體條件并實(shí)現(xiàn)安全回采，具體原因如下：因工作面上覆含有富水區(qū)，在采煤過(guò)程中，頂板會(huì)出現(xiàn)淋水現(xiàn)象，使得頂板遇水變軟泥化，導(dǎo)致頂板失去承載能力。煤壁前方部分頂板、煤層很大程度由于支承壓力的原因而被壓裂，當(dāng)工作面推至周期來(lái)壓壓力釋放區(qū)域時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)煤壁局部片幫或頂板冒頂現(xiàn)象。

3.預(yù)防與處理措施

3.1 對(duì)采煤工作面頂板離層水疏放

煤層開(kāi)采，隨著工作面的向前推進(jìn)，離層空間形成，直羅組粗砂巖含水層雖然滲透性較弱，但具有孔隙水的特征，一旦離層形成，地下水通過(guò)原生裂隙、孔隙迅速充填離層帶，使得離層空間成為一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的“儲(chǔ)水體”，此時(shí)整個(gè)地層處于平衡狀態(tài)，隨著工作面的繼續(xù)推進(jìn)，導(dǎo)水裂隙帶不斷向上發(fā)育，伴隨著周期來(lái)壓，原先的平衡被打破，導(dǎo)水裂隙帶發(fā)育至充水離層，瞬間潰水。

根據(jù)離層水的形成機(jī)理，制定了對(duì)綜采工作頂板砂巖含水層水超前預(yù)疏放方案，布置施工了104個(gè)頂板水疏放鉆孔，共疏放水量65萬(wàn)m3，通過(guò)疏放含水層靜儲(chǔ)量，降低了水頭高度，減少了采煤工作面頂板淋水現(xiàn)象，減少了頂板的泥化程度，從而增大了頂板的承載能力。

3.2 周期來(lái)壓前頂板管理

加強(qiáng)采煤工作面周期來(lái)壓預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)管理工作，并將礦壓預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)及時(shí)下達(dá)給采煤區(qū)隊(duì)；全面檢修綜采設(shè)備，特別是綜采支架的檢修；加快正規(guī)循環(huán)作業(yè)進(jìn)度；加強(qiáng)上下順槽超前支護(hù)管理。確保綜采支架有足夠的工作阻力。

若工作面周期來(lái)壓前發(fā)生頂板破碎、煤壁片幫等現(xiàn)象且正常推進(jìn)存在困難時(shí)，必須立即對(duì)工作面頂板破碎、煤壁片幫區(qū)域進(jìn)行超前加固處理，然后再行通過(guò)。

3.3 周期來(lái)壓時(shí)頂板管理

該礦利用工作面自有壓風(fēng)系統(tǒng)，使用注漿泵將馬麗散（固安特）通過(guò)自攻鉆桿注入碎散頂板、煤壁中，以使頂板、煤壁膠結(jié)在一起，從而預(yù)防頂板事故的發(fā)生和再次擴(kuò)大，保證了工作面的正常推進(jìn)。

3.3.1 頂板及幫部超前加固

為了確保在采煤過(guò)程中不出現(xiàn)片幫、漏頂現(xiàn)象，加快推進(jìn)速度，根據(jù)采煤工作面的現(xiàn)場(chǎng)情況制定以下鉆孔布置注漿方案（見(jiàn)圖1）。

1）注漿孔參數(shù)。注漿孔孔深6m，上排注漿孔與垂直煤壁方向呈40°，下排注漿孔與垂直煤壁方向呈20°。

2）打孔。采用MYT—120/300C3型液壓錨桿鉆機(jī)或煤電鉆施工鉆孔。

3）注漿管路連接。在工作面對(duì)加固區(qū)域注漿完成后進(jìn)行割煤移架，當(dāng)支架伸縮梁能夠靠近煤幫時(shí)，因第一次注漿時(shí)有冒落的大塊矸石阻擋，部分區(qū)域的超前加固頂板注漿不一定能夠?qū){液注入到煤層巖石頂板，加固煤層頂板的效果不明顯，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，需對(duì)部分區(qū)域的煤層頂板進(jìn)行再一次的超前加固。

3.3.2 片幫漏頂區(qū)矸石加固

根據(jù)工作面現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況對(duì)破碎頂板進(jìn)行加固，防止推進(jìn)移架時(shí)頂板破碎矸石跨落（見(jiàn)圖2）。

注漿孔布置方式：

1）注漿孔位置。在液壓支架伸縮梁處往片幫漏頂區(qū)域上部施工鉆孔，鉆孔深度為4～5m，孔間距為2.5m左右，與垂直煤壁方向呈70°，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)注漿孔的參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

2）注漿孔參數(shù)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)片幫漏頂情況，在伸縮梁處附近以70°左右的角度朝頂板施工鉆孔。

3）打孔。因注漿區(qū)域?yàn)槠扑轫肥@孔無(wú)法成孔，因此使用自攻鉆桿進(jìn)行鉆孔并注漿。

3.3.3 注漿操作步驟

在加固施工過(guò)程中，需要注意以下步驟：

1）孔位的設(shè)計(jì)。針對(duì)不同的注漿需要合理設(shè)計(jì)注漿參數(shù)，包括注漿孔深、方位角、孔徑、封孔深度等參數(shù)。

2）鉆孔。鉆孔需盡量按照注漿鉆孔孔位設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行，對(duì)于塌孔嚴(yán)重區(qū)域可直接采用自鉆式注射管實(shí)現(xiàn)鉆孔和注漿一體化進(jìn)行。

3）安設(shè)注射管。連接注射管和注射花管，按照封孔深度安裝封孔器。

4）連接設(shè)備供風(fēng)管路和注漿管路。注漿管路連接好后必須進(jìn)行壓漿試驗(yàn)，以檢查和確定注漿設(shè)備及管路的有效性和可靠性，并在壓漿試驗(yàn)中注意觀察材料混合比例，保證注漿效果。

5）開(kāi)始注漿。注漿過(guò)程中需按照注漿原則及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，密切觀察注漿區(qū)域煤巖體變化，出現(xiàn)漏料、串漿現(xiàn)象要及時(shí)處理。

6）達(dá)到停注要求后停止注漿。一般按照注漿壓力、注漿量及返漿情況現(xiàn)場(chǎng)確定停注時(shí)機(jī)。

7）換孔注漿。換孔注漿需及時(shí)，且拔注射槍前需向泵送少許單液漿沖洗注射槍防止堵塞槍頭。

4.效果分析

通過(guò)對(duì)綜采工作面離層水進(jìn)行探放及頂板的加強(qiáng)管理，工作面頂板條件得到了有效改善，保證了原煤生產(chǎn)工作的安全、正常進(jìn)行。

對(duì)策實(shí)施前后工作面影響時(shí)間縮短了67h，提高了設(shè)備的開(kāi)機(jī)率，且多生產(chǎn)原煤N=67÷1.5×0.18=8.04萬(wàn)t，經(jīng)濟(jì)效益為MRB=500×8.04=4020萬(wàn)元（每個(gè)循環(huán)1.5h，每循環(huán)0.18萬(wàn)t原煤，每噸原煤按500元計(jì)算）。

5.結(jié)語(yǔ)

通過(guò)該綜采工作面的實(shí)踐說(shuō)明，在頂板開(kāi)采過(guò)程中，采取適當(dāng)?shù)捻敯骞芾泶胧?，在技術(shù)上合理，安全上可靠，有著顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，對(duì)類(lèi)似條件礦井具有重要的參考價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

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