高松芝，杜修峰

（山東能源棗礦集團濱湖煤礦，山東 棗莊 277517）

引言

在我國煤炭開采領(lǐng)域，綜采放頂煤工作面的支護是一項重要的施工技術(shù)，因為在進行綜采放頂煤工作面端頭一般會設(shè)置傳動裝置和電機等設(shè)備，占用大量的空間，影響放頂煤。再者，頂煤的最后放頂煤也給維護工作帶來了很大的困難。如果處理不當，很容易造成機頭的淹沒。因此，有必要積極促進綜采放頂煤工作面支護技術(shù)的應(yīng)用，探討綜采放工作面支護施工中存在的問題，并結(jié)合實際施工需要，合理選擇綜采放頂煤工作面支護技術(shù)，對綜采放工作面支護具有重要意義。某煤礦屬于薄煤層生產(chǎn)礦井，近兩年礦井全部實現(xiàn)智能化采煤后，而巷道掘進相對落后的支護工藝和方法難以適應(yīng)本礦井智能化開采的需要。造成礦井采掘接續(xù)失調(diào)，采掘工藝技術(shù)不均衡、不匹配，因此研究試用并創(chuàng)新應(yīng)用了“注漿錨索式”支護技術(shù)[1]。

1 綜采放頂煤工作面支護技術(shù)現(xiàn)狀

1.1 端頭支架常見的問題

綜采放頂煤工作面支護工作以往采用端頭支架。然而但是由于端頭支架在實際應(yīng)用中支護強度不夠，并且適應(yīng)性不強，其次，由于大量的設(shè)備占用的空間，極易引發(fā)埋沒事故，工作效率低，也不具備及時性，支架上可放煤量也少之又少，端頭支架甚至?xí)\營商造成巨大的生命威脅。此外，由于設(shè)備后補的輸送機經(jīng)常出現(xiàn)飄鏈以及跑鏈的問題，這就導(dǎo)致端頭支架與機頭機尾不便于移動，最終會被埋沒，這不僅會導(dǎo)致嚴重的煤礦資源的損失，而且造成嚴重的環(huán)境污染。煤矸的回收極為困難，如果長時間受熱，還會引起煤矸石起火，造成更大的風(fēng)險。一般通過端頭區(qū)域進入工作面，但由于該區(qū)域的特殊位置，設(shè)備數(shù)量較多，且設(shè)備占用的空間雜亂，施工難度極大，工作效率大大降低。通過采用端頭支架放頂煤，可以在中間支架的基礎(chǔ)上發(fā)展。在不同因素的影響下，單支架在早期端頭和端頭區(qū)發(fā)揮著重要的作用，采用簡易液壓支架作為工作面支架。目前，前后雙輸送機已得到廣泛應(yīng)用，在端頭支護中起著重要作用，有效地提高了效率，大大降低了操作難度[2]。

1.2 端頭支護的布置

對于綜采放頂煤工作面支護，其主要特點是機頭部位和機尾部的尺寸比較大，綜采放頂煤工作面內(nèi)部空間嚴重不足。因此，為了保證煤礦開采的順利進行，必須采取安全可靠的支護方法。因此，過渡支架設(shè)置中主要注意以下幾點問題：

1）在過渡支架的設(shè)置在中，由于后尾梁的調(diào)節(jié)高度以及掩護范圍比較大，可以確保輸送機移動和運行具備足夠的過煤空間。

2）如果綜采放頂煤工作面沒有端頭液壓支架，一般在上、下巷道位置分別設(shè)置端部支架，靠近中架位置設(shè)置端頭支架。部分區(qū)域只起到支撐作用，有的地區(qū)不放煤。另外，在靠近巷道的位置設(shè)置了兩個支架，達到了良好的支護效果[3]。

2 確立方案

某煤礦自建礦以來，根據(jù)不同地質(zhì)條件，本著因地制宜、注重實效的原則，相繼進行“單體液壓支柱配合一（十）字梁支護”工藝、“巷道支架支護”工藝。在集團公司大力支持和指導(dǎo)下，某煤礦引進注漿錨索施工工藝技術(shù)，委托中國礦業(yè)大學(xué)進行科研論證，工作面回采期間兩順槽超前支護合理支護強度應(yīng)為0.50 MPa，巷道掘進施工的錨桿（索）支護強度為0.38 MPa，小于合理支護強度，當采用注漿錨索對超前支護區(qū)域進行補強支護后，支護強度可達到0.56MPa。通過計算對方案進行了修改論證、優(yōu)化完善，支護強度、支護形式均能滿足安全生產(chǎn)的需要，最終，確立了在巷道內(nèi)采用“注漿錨索式”支護施工工藝方案。

3 工藝特點及流程

3.1 工藝特點

1）針對12層煤復(fù)合頂板、不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，回采前對頂板采用注漿錨索配合16號槽鋼梁進行注漿預(yù)加固，錨梁長3.0 m，小于巷道寬度，每根錨梁配備2根Φ21.8 mm×6000 mm注漿錨索，錨索間排距為1600 mm×2000 mm。（插入斷面圖）

2）根據(jù)12煤礦壓顯現(xiàn)規(guī)律，超前30 m進行補強錨索主動支護，防止巷道頂部巖梁與上部圍巖離層。

3）制定超前段礦壓觀測方案，從注漿錨索替代超前支護開始，分別制定了包括頂板離層觀測、頂幫收縮量觀測、頂幫圍巖應(yīng)力觀測等內(nèi)容的觀測方案，觀測數(shù)據(jù)做到每天一統(tǒng)計、一分析，檢驗支護效果。

3.2 工藝流程（見圖1）

圖1 工藝流程圖

根據(jù)頂板巖性及頂板離層觀測情況選擇注漿時間（注漿液水灰比1∶1.5，添加劑摻量為水泥重量的8%）。

4 支護革新的啟示

1）支護技術(shù)改革必須利用科學(xué)手段進行分析計算，與科學(xué)院校合作不斷檢驗論證，在安全可行的條件下，要進行大膽嘗試支護技術(shù)改革，根據(jù)現(xiàn)場條件及時優(yōu)化調(diào)整方案，即不能固步自封，也不能盲目憑經(jīng)驗開展。

2）新的支護技術(shù)簡化了超前支護工序，顛覆了單體支柱、巷道支架支護超前的歷史，減輕作業(yè)人員的工作量和勞動強度，為智能化開采提供了有力保障。

3）基于煤圍巖破碎機理觀測分析，某巷道推廣使用注漿錨索進行工作面超前段超前支護。

4）為巷道施工受老空區(qū)壓力影響、過斷層破碎帶時，提供了一個支護工藝新方法，開辟了應(yīng)力疊加、頂板圍巖破碎帶施工支護新途徑。

5 結(jié)語

1）消除了作業(yè)人員支設(shè)單體存在的安全隱患，避免超前段單體泄液、補液不及時帶來的頂板安全隱患。

2）在采煤工作面回采過程中，兩個端頭支護安全牢固，基本消除了因為端頭頂板下沉而帶來的出口高度、寬度不足等隱患問題。當工作面出現(xiàn)事故時，可確保端頭出口暢通便于人員迅速離開，改善了端頭支護難、維護難得問題。

3）超前段頂板最大下沉量由原支護方式下的668 mm減少到220 mm，頂板最大離層量由52 mm減少到23 mm，超前段頂板相對完整，墜網(wǎng)現(xiàn)象較少。

4）減少了單體、巷道支架等裝備占用巷道空間，有效的降低了通風(fēng)阻力，有效保障了出口暢通。

5）每班減少超前端頭工6人，綜合考慮人工成本、單體租賃、錨梁回收費用，經(jīng)濟效益可觀，經(jīng)測算某工作面兩巷超前段應(yīng)用注漿錨索創(chuàng)效45965元。

隨著我國煤礦企業(yè)的不斷發(fā)展，促進了社會經(jīng)濟的改善，滿足了人們的實際需求。然而，在綜采放頂煤工作面的支護工作中，選擇和應(yīng)用好的支護技術(shù)，不僅可以提高煤炭開采效率，而且可以有效地保證開采作業(yè)的安全，這對煤礦企業(yè)的發(fā)展具有重要意義。