韓國(guó)杰

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)朔州煤電王坪煤業(yè)有限公司， 山西 懷仁 038300）

1 8307 工作面概況

晉能控股煤業(yè)集團(tuán)朔州煤電王坪煤業(yè)有限公司井下303 盤區(qū)8307 工作面位于王坪井田東北部，該工作面北部為小峪煤礦417 大巷，南部為設(shè)計(jì)未掘的8305 工作面，西部為簸箕掌礦界，東部為303 盤區(qū)皮帶巷、軌道巷、回風(fēng)巷。

8307 工作面設(shè)計(jì)走向長(zhǎng)度為1895 m，傾向長(zhǎng)度為196 m，工作面回采煤層為8 號(hào)煤層，煤層平均厚度為6.0 m，平均傾角為3°，煤層頂?shù)装鍘r性如表1 所示。

表1 8307 工作面回采的8 號(hào)煤層頂?shù)装鍘r性匯總

8307 工作面采用綜合機(jī)械化放頂煤回采工藝，計(jì)劃使用原有MG400/920-QWD 采煤機(jī)割煤，采煤機(jī)截深為0.8 m。工作面采煤高度為3.5 m，放煤高度為2.5 m，截至2020 年12 月21 日工作面已回采650 m。

2 8307 工作面地質(zhì)構(gòu)造情況及頂板冒漏機(jī)理

2.1 工作面地質(zhì)構(gòu)造情況

8307 工作面地質(zhì)構(gòu)造相對(duì)單一，以中小型斷層為主，工作面在前650 m 回采期間共計(jì)揭露了6 條正斷層，平均落差為1.1 m，傾角為52°，其中工作面回采至647 m 處揭露的F6 斷層落差最大，落差為2.1 m，傾角為57°，該斷層對(duì)工作面回采影響較大。受該斷層應(yīng)力影響，工作面在揭露斷層前5.0 m 處頂板出現(xiàn)破碎現(xiàn)象，當(dāng)工作面揭露斷層時(shí)頂板出現(xiàn)冒漏，隨著工作面推進(jìn)，當(dāng)工作面回采至650 m 處頂板冒漏區(qū)范圍擴(kuò)大，冒漏高度達(dá)2.8 m、寬度達(dá)4.2 m，冒漏區(qū)整體呈半球形。

2.2 頂板冒漏機(jī)理

2.2.1 構(gòu)造應(yīng)力影響

8307 工作面受F6 斷層影響，破壞了原煤整體穩(wěn)定性，導(dǎo)致斷層處煤巖體在空間上出現(xiàn)錯(cuò)位，造成兩盤煤巖體出現(xiàn)裂隙發(fā)育現(xiàn)象。隨著工作面不斷推進(jìn)，裂隙帶不斷延伸，對(duì)原頂板產(chǎn)生剪切破壞作用，破壞了整個(gè)頂板整體穩(wěn)定性，降低了頂板承載能力，而工作面采用采煤機(jī)割煤時(shí)，割煤深度為0.8 m，在應(yīng)力作用下煤壁出現(xiàn)片幫現(xiàn)象，片幫后工作面頂板空頂距達(dá)到1.7 m，工作面每割一刀煤所用時(shí)間為2.5 h，頂板空頂時(shí)間長(zhǎng)，導(dǎo)致頂板冒漏。

2.2.2 頂煤穩(wěn)定性差

通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，8 號(hào)煤層單軸抗壓強(qiáng)度相對(duì)較低，煤體單軸抗壓強(qiáng)度不足20 MPa，而8307 工作面采用放頂煤回采工藝，預(yù)留頂煤厚度為2.5 m，頂板整體穩(wěn)定性差。頂板在回采應(yīng)力、構(gòu)造應(yīng)力等集中應(yīng)力破壞作用下，出現(xiàn)離層、破碎現(xiàn)象。

3 冒漏區(qū)頂板控制技術(shù)

為了防止8307 工作面冒漏區(qū)范圍擴(kuò)大，保證工作面安全回采，決定對(duì)冒漏區(qū)頂板采取“注漿+人工假頂”聯(lián)合控制技術(shù)[1-10]。

3.1 注漿加固

1）通過對(duì)冒漏區(qū)圍巖采取注漿施工，注漿液能夠快速滲透至圍巖裂隙內(nèi)，對(duì)冒漏區(qū)圍巖進(jìn)行二次重組，提高圍巖整體穩(wěn)定性。

2）對(duì)冒漏區(qū)共計(jì)施工4 個(gè)注漿鉆孔，鉆孔深度為3.0 m、直徑為45 mm，注漿鉆孔施工完成后對(duì)鉆孔內(nèi)埋入注漿軟管，并采用膨脹水泥對(duì)孔口進(jìn)行封堵，然后將注漿軟管與注漿泵進(jìn)行連接。

3）注漿軟管連接后進(jìn)行注漿施工，注漿液采用馬麗散與催化劑配比混合液，注漿時(shí)注漿壓力為1.5 MPa，注漿期間發(fā)現(xiàn)冒漏區(qū)圍巖出現(xiàn)漿液滲透時(shí)及時(shí)停止注漿。

3.2 人工假頂施工

1）首先在冒漏區(qū)前后各施工一架錨索吊棚，每架錨索吊棚長(zhǎng)度為4.5 m，吊棚主要由1 根工字鋼梁和連根錨索組成，工字鋼梁長(zhǎng)度為4.5 m，工字鋼梁上布置兩個(gè)錨索鉆孔，鉆孔間距為3.0 m，錨索長(zhǎng)度為4.5 m、直徑為17.8 mm，錨索吊棚沿工作面方向布置。

2）錨索吊棚施工完成后在吊棚上方平鋪密集工字鋼梁，共計(jì)10 根，工字鋼梁與錨索吊棚之間采用鉛絲進(jìn)行捆綁，在工字鋼梁上方依次鋪設(shè)金屬網(wǎng)、風(fēng)筒布。

3）待所有工序完成后在鋼梁上方鋪設(shè)道木，道木長(zhǎng)度根據(jù)冒漏區(qū)寬度而定，道木寬度為0.15 m。道木鋪設(shè)時(shí)呈“井”字型布置，道木鋪設(shè)到位后與頂板接觸嚴(yán)實(shí)，具體如圖1 所示。

圖1 8307 冒漏區(qū)聯(lián)合支護(hù)剖面示意圖

4）人工假頂施工到位后，為了采用張拉機(jī)具對(duì)錨索吊棚進(jìn)行預(yù)緊，保證人工假頂牢固性，人工假頂施工完后須在移架時(shí)保證支架帶壓擦頂移架。

3.3 安全技術(shù)措施

1）8307 工作面冒漏區(qū)支護(hù)施工前，為了防止冒漏區(qū)出現(xiàn)瓦斯積聚現(xiàn)象，應(yīng)采用一根直徑為60 mm的風(fēng)管插入冒漏區(qū)內(nèi)人工排放瓦斯，通過現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)瓦斯?jié)舛瓤刂圃?.5%以下方可繼續(xù)施工。

2）由于8307 工作面冒漏區(qū)高度大，在進(jìn)行注漿、施工人工假頂時(shí)需在冒漏區(qū)下方搭設(shè)工作盤。為了保證施工安全，工作盤采用直徑為300 mm、長(zhǎng)度為3.0 m 的原木進(jìn)行搭設(shè)，搭設(shè)高度為2.5～3.5 m范圍內(nèi)。

3）注漿施工前應(yīng)將鉆孔內(nèi)煤屑清理干凈，注漿時(shí)嚴(yán)禁冒漏區(qū)下方站人，防止注漿管斷裂傷人；注漿鉆孔應(yīng)布置均勻，保證注漿鉆孔終孔位置位于同一水平面上，注漿完成后在注漿孔附近施工注漿校驗(yàn)孔，對(duì)注漿效果進(jìn)行檢驗(yàn)。

4）人工假頂施工時(shí)，每根吊棚錨索因采用兩支錨固劑錨固，錨索錨固長(zhǎng)度不得低于0.95 m，錨固力不得低于270 kN；在錨索端安裝工字鋼梁時(shí)必須與鋼梁處于同一水平面。

5）人工假頂施工完后，為了防止人工假頂區(qū)出現(xiàn)瓦斯積聚現(xiàn)象，應(yīng)對(duì)人工假頂內(nèi)注射羅克休膨脹劑進(jìn)行填充。

6）人工假頂施工完成后，工作面在回采過程中若出現(xiàn)煤壁片幫、頂板破碎現(xiàn)象，應(yīng)對(duì)工作面迎頭施工一排超前管棚支護(hù)，對(duì)超前應(yīng)力區(qū)煤巖體進(jìn)行超前維護(hù)，采用長(zhǎng)度為3.0 m、直徑為22 mm 玻璃鋼錨桿作為超前支護(hù)體，每排施工10 根，超前支護(hù)體布置間距為0.4 m。

4 結(jié)論

截止2021 年1 月王坪煤礦8307 工作面已過F6 斷層影響區(qū)，通過對(duì)工作面斷層冒漏區(qū)頂板采取“注漿加固+人工假頂”聯(lián)合控制技術(shù)后，工作面在后期回采過程中未出現(xiàn)頂板冒漏現(xiàn)象。液壓支架在過應(yīng)力區(qū)期間支架初撐力及工作阻力提高至96%以上，保證了工作面安全高效回采，得到了礦領(lǐng)導(dǎo)一致認(rèn)可，為類似地質(zhì)條件下工作面回采提供了實(shí)踐意義。