李 磊

（同煤浙能麻家梁煤業(yè)有限責(zé)任公司，山西 朔州 036000）

1 工作面概述

同煤浙能麻家梁煤業(yè)有限責(zé)任公14106 工作面位于井田中東部，一采區(qū)東部，以方位角160°布置。北部毗鄰665 南回風(fēng)巷，西部緊鄰14105 工作面，相隔煤柱間距為39.7m，南部尚未開采，東部相鄰14107 工作面(目前正在掘進(jìn)，未圈定)輔運(yùn)巷，相隔煤柱間距為37.2m。

14106 工作面設(shè)計(jì)走向長度1360m，可采走向長度1280m，傾斜長度249.5m，工作面回采煤層為二疊紀(jì)下統(tǒng)山西組4#煤層，煤層平均厚度9.39m，工作面采用綜合機(jī)械化放頂煤回采工藝，采高3.5m，放煤厚度為5.89m。

14106 工作面回采至740m 處揭露一條正斷層F4，斷層落差為1.8m，傾角為52°，F(xiàn)4 斷層從回風(fēng)順槽側(cè)斜交至工作面，對工作面影響長度為45m。受斷層影響，預(yù)計(jì)工作面在過F4 斷層前后10m 范圍內(nèi)頂板出現(xiàn)破碎現(xiàn)象。

2 過F4斷層期間技術(shù)難題

（1）頂板破碎嚴(yán)重。由于14106 工作面采用放頂煤回采工藝，預(yù)留頂煤厚度為5.89m，回采煤層為二疊紀(jì)下統(tǒng)山西組4#煤層，煤層發(fā)育不穩(wěn)定，呈破碎狀，煤體單軸抗壓強(qiáng)度為19MPa。工作面在過斷層帶時(shí)受回采壓力、構(gòu)造應(yīng)力影響，工作面頂板出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象，導(dǎo)致頂煤破碎嚴(yán)重，局部地段出現(xiàn)漏頂現(xiàn)象，采用液壓支架維護(hù)難度大。

（2）煤體應(yīng)力大，煤壁片幫嚴(yán)重。工作面回采過程中受外力作用，工作面煤壁主要受垂直向下的剪切應(yīng)力和垂直煤壁的拉伸應(yīng)力，導(dǎo)致煤壁出現(xiàn)剪切破壞和拉伸破壞；14106 回采煤層穩(wěn)定性差，強(qiáng)度低，工作面煤壁破壞形式主要為垂直向下的剪切破壞，而該破壞程度主要取決于煤層物理力學(xué)性質(zhì)及采高，采高越大破壞越嚴(yán)重，14106 回采高度為3.5m，煤壁在頂板往下1.5m 范圍內(nèi)破壞相對嚴(yán)重。

（3）支架支護(hù)質(zhì)量差。由于14106 工作面在過斷層破碎帶期間頂板相對破碎，在移架后支架頂梁接觸擠壓時(shí)無法達(dá)到預(yù)期的初撐力及工作阻力，初撐力、工作阻力不足額定值得50%，而且在升架過程中支架頂梁對破碎頂板產(chǎn)生剪切應(yīng)力作用，加劇頂板破碎程度，從而大大降低了支架支護(hù)效果，很容易出現(xiàn)支架傾架、倒架現(xiàn)象。

3 過斷層破碎帶圍巖控制措施

麻家梁礦綜采一隊(duì)通過技術(shù)研究，為了提高圍巖穩(wěn)定性，保證支護(hù)效果，決定在過F4 斷層破碎帶期間采取“注漿+撞楔超前圓鋼支護(hù)+臺階回采工藝”等聯(lián)合方法進(jìn)行頂板及煤壁維護(hù)。

3.1 破碎頂板注漿支護(hù)

（1）為了提高14106 工作面斷層應(yīng)力區(qū)破碎頂板穩(wěn)定性及煤巖體強(qiáng)度，通過對破碎煤巖體高壓注入聚氨酯粘合劑，粘合劑在壓力作用下快速深入煤巖體裂隙內(nèi)并進(jìn)行凝固粘接，提高煤巖體整體穩(wěn)定性及單軸抗壓強(qiáng)度，防止頂板破碎范圍進(jìn)一步擴(kuò)大。

（2）14106 工作面在揭露斷層前10m 及過斷層后10m 范圍內(nèi)，對破碎頂板施工注漿斜孔，注漿孔深度為5.0m,直徑為45mm，鉆孔間距為5.0m，排距為3.0m。

（3）注漿鉆孔施工完后，對鉆孔內(nèi)埋入注漿管并在鉆孔口處進(jìn)行封孔處理，注漿管與高壓注漿泵進(jìn)行連接，注漿泵吸料管插入聚氨酯粘合劑料桶內(nèi)；開啟注漿泵進(jìn)行鉆孔注漿，注漿期間發(fā)現(xiàn)煤體有漿液滲出時(shí)立即停止注漿。如圖1 所示。

圖1 過F4 斷層應(yīng)力區(qū)圍巖控制措施施工剖面圖

3.2 撞楔超前鋼管支護(hù)

（1）工作面在斷層應(yīng)力集中區(qū)回采期間，為了能夠?qū)γ罕谇胺綉?yīng)力集中區(qū)及時(shí)超前支護(hù)，可通過在工作面設(shè)計(jì)頂板位置處施工一排撞楔超前鋼管支護(hù)，在移架時(shí)支架頂梁沿鋼管面帶壓移架，從而減小煤壁前方集中應(yīng)力對頂板、煤壁產(chǎn)生超前破壞作用，確保支架與頂板能夠接觸嚴(yán)實(shí)，保證支架具有足夠的初撐力，提高支護(hù)效果。

（2）14106 工作面回采至F4 斷層應(yīng)力區(qū)時(shí)，在工作面設(shè)計(jì)頂板位置施工一排超前支護(hù)鉆孔。鉆孔深度為3.0m，直徑為40mm，鉆孔垂直工作面煤壁布置，垂直角度在垂直面和水平面誤差不得超過3°，鉆孔間距為0.5m，排距為2.0m，相鄰兩排支護(hù)鉆孔交錯(cuò)疊加布置。

（3）超前支護(hù)鉆孔施工完后，對鉆孔內(nèi)依次填裝錨固劑及超前支護(hù)體，超前支護(hù)體選用直徑為32mm、長度為3.3m 的中空圓鋼。支護(hù)體錨固后保證外露端長度控制在0.2~0.4m 范圍內(nèi)。

3.3 臺階法回采工藝

（1）由于14106 工作面回采煤層強(qiáng)度低，且回采高度相對較大，從而導(dǎo)致煤壁片幫，所以可通過臺階法回采工藝降低工作面回采高度，達(dá)到控制煤壁片幫的目的。

（2）工作面進(jìn)入斷層應(yīng)力集中區(qū)后，將采煤機(jī)上滾筒增設(shè)長軸，長度為1.0m，割煤時(shí)先采用上滾筒進(jìn)行臺階割煤，形成上下臺階煤壁，如圖1所示。臺階面寬度為1.2m，上臺階面高度為1.5m，下臺階面高度為2.0m，高度比為3:4。

（3）臺階煤壁形成后，上下滾筒同時(shí)進(jìn)刀割煤，割煤深度為0.8m，保證工作面采煤機(jī)每刀割煤后預(yù)留臺階面。

4 效果

14106 工作面過F4 斷層應(yīng)力集中區(qū)時(shí)，采用“注漿+撞楔超前圓鋼支護(hù)+臺階回采工藝”等聯(lián)合措施進(jìn)行圍巖控制，取得了顯著的應(yīng)用效果：

（1）對破碎頂板采取注漿支護(hù)后，提高了頂板破碎煤體穩(wěn)定性，使煤體單軸抗壓強(qiáng)度提高至54MPa，增加了頂板承載能力，防止頂板冒頂事故發(fā)生。

（2）通過對破碎頂板施工撞楔超前圓管支護(hù)，可對工作面煤壁前方應(yīng)力集中區(qū)進(jìn)行超前維護(hù)，降低了集中應(yīng)力對頂板及煤壁超前破壞作用；同時(shí)，在移架時(shí)支架頂梁可與圓鋼接觸嚴(yán)實(shí)，提高支架初撐力84%以上。

（3）與補(bǔ)打支護(hù)相比，采用臺階法回采工藝降低工作面回采高度，不僅降低了支護(hù)材料成本費(fèi)用，減少工作面施工工序，而且可有效阻止工作面煤壁片幫現(xiàn)象，14106 工作面在后期回采期間未發(fā)生嚴(yán)重片幫現(xiàn)象，保證了工作面安全回采。