复合软岩顶板松软煤层综采工作面安全高效回采技术应用实践

纪奉玉

摘 要：伊犁永宁煤业化工有限公司潘津工业煤矿2201工作面顶板岩石以粉砂岩为主，次为泥岩，属于易软化的软弱岩石，裂隙发育，节理较多，稳固性差，易沿裂隙产生开裂或侧向胀裂；工作面回采期间受矿压影响，易出现漏垮型冒顶；对工作面回采施工安全及煤质管理影响较大，文章介绍了通过采用“超前带压跟机拉架”、“超前扩帮锚网索支护”等综合顶板控制技术，实现了综采工作面安全高效回采。

关键词：软岩顶板；松软煤层；顶板控制；安全高效回采

中图分类号：TD421 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）20-0155-01

1 工作面概况

2201综采工作面位于22号煤采区北部，工作面北为23～25#煤层采动影响保护煤柱，南为2202工作面采空区，西邻2201轨皮顺联络巷保护煤柱，东至井田边界保护煤柱。

2201综采工作面采用走向长壁后退式采煤法，回采工艺为综采放顶煤，全部垮落法处理顶板；工作面长83m，平均走向长度为1273m，可采储量40万t，设计服务年限约5.3个月。煤层厚度平均3.9m，煤层内外生裂隙高度发育，裂隙基本与工作面走向垂直，回采极易出现片帮。

工作面总体为单斜构造，煤层倾角13°～24°，平均约17°，工作面顶板岩石以粉砂岩类为主，次为泥岩，顶板裂隙发育，节理较多，稳固性差，易沿裂隙产生开裂或侧向胀裂，为复合顶板；同时煤层顶板抗压强度在11.00～34.70Mpa之间，顶板围岩的抗压强度较低，属于不稳定软弱岩层。

工作面主要设备有MG160/375-WD1双滚筒采煤机1台， SGZ630/2×160刮板输送机1部，SZZ630/110转载机1部、PLM500/110破碎机1台，ZFG4800/17/30端头架2台，ZFG4400/17/30过渡架4台，ZFG4200/17/30中间架52台。

2 影响工作面安全高效开采的因素

2201工作面顶板岩层以粉砂岩类为主，次为泥岩，岩层裂隙发育，节理较多，稳固性差，抗压强度低，顶板极不稳定，周期来压步距6～8m，来压步距小；同时工作面煤层内外生裂隙高度发育，裂隙基本与工作面走向垂直，回采期间受工作面周期来压影响，工作面煤墙易出现离层、片帮，致使工作面液压支架端面距过大，出现漏垮型冒顶，严重影响工作面安全高效回采。

3 顶板管控技术方案

3.1 超前带压跟机拉架

工作面正常回采期间滞后采煤机3～5架开始移架，工作面顶板暴露时间较长，遇裂隙发育软岩顶板，易出现漏顶现象；通过采用超前带压跟机拉架，即采煤机割煤后，紧跟跟前滚筒拉超前支架，拉架期间执行带压擦顶、少降快拉的拉架方式，可有效减少顶板暴露时间，保证顶板完好性。

3.2 “锚网索”超前控顶技术

工作面机尾段煤层裂隙极为发育，且沿工作面走向开裂，正常回采期间受矿压影响出现大面积片帮，支架端面距过大造成漏顶；通过采用超前扩帮进行“锚网索”支护控制顶板，即对易片帮、漏顶地段进行风镐扩帮，单体液压支柱配合铰接梁进行临时支护，采用“锚网索”对顶板进行超前加强支护，有效控制顶板冒落范围，确保安全高效回采。

3.3 超前“锚网索”支护参数

（1）距58#支架外沿不超过500mm施工第一排锚杆，间排距为1000mm×700mm，每根锚杆使用2支MSCK2350树脂锚固剂，铁托盘规格为150×150×8mm，锚杆眼孔径为32mm。使用LDZ-200型锚杆拉力计检测Φ20×L2000mm高强锚杆时，压力表读数不小于19 MPa。使用扭矩扳手测试Φ20×L2000mm高强锚杆螺母扭矩时，扭矩读数不小于150N·m。

（2）铺设钢筋网。钢筋网规格为2000×1000×Ф4.0mm，网格规格为100×100mm，采用Ф4.0mm钢筋焊接。钢筋网搭接长度为200～300mm，每200mm使用双股14#铁丝连接，扭转不少于3圈。

（3）58#支架～51#支架区域由上至下沿工作面布置锚索，间距2500mm，排距700mm。锚索采用规格为Φ15.20mm的钢绞线加工，长度为7300mm，每根锚索使用4支MSCK2350树脂锚固剂，钢托盘规格为300×300×14mm，锚索眼孔径32mm。使用MS15-180型锚索张拉器加压锚索时，压力表读数不小于31.5MPa。

4 安全技术保障措施

（1）工作面回采期间遇煤墙片帮，及时拉超前架支护顶板，采用伸缩梁、护帮板支护煤墙，防止片帮范围扩大。（2）工作面回采期间，支架顶梁出现空顶，及时采取圆木或半圆木进行背顶，确保接顶严实，支撑有力。（3）工作面回采期间遇顶板破碎，应及时采用超前带压擦顶跟机拉架，确保暴露顶板及时得到有效支护。（4）工作面回采期间应加强工作面工程质量管理，确保工作面液压支架站位正确，支架接顶严实、支撑有力。（5）回采期间若煤墙片帮面积大，应采用超前扩帮进行“锚网索”进行支护，“锚网索”支护前应采用单体液压支柱配合铰接梁进行临时支护。（6）超前“锚网索”支护施工期间，必须将采煤机、刮板运输机停电闭锁，并挂牌管理。（7）超前“锚网索”支护施工期间，施工人员接近煤壁前必须先清理退路，并严格执行敲帮问顶制度，用长柄工具提前找掉顶板活矸、活石，并使用单体支柱配合铰接梁对施工地点煤墙及顶板进行临时支护，防止片帮、漏顶伤人。（8）超前“锚网索”支护施工期间，人员必须站在顶板支护完好的区域施工，严禁空顶作业。（9）超前“锚网索”支护施工期间，严禁操作施工地点15m范围内液压支架，该范围内的液压支架要插上闭锁销，防止支架误操作。（10）超前“锚网索”支护施工期间，跟班领导为现场安全负责人，负责现场指挥，发现安全隐患及时处理，确保施工现场安全。（11）工作面超前扩帮进行“锚网索”支护放在早班施工，支护距离应满足中夜班回采距离，确保工作面安全快速回采。

5 效果评价

2201综采工作面回采期间，出现过因超前支护不及时，造成工作面机尾段漏顶现象，通过矿领导及技术人员现场指导和专盯，采取扩大超前支护范围、增强超前支护强度、及时拉超前架等方法，最终保证了工作面安全顺利回采。

6 结语

通过对工作面地质条件、周期来压步距、回采速度等方面进行综合分析，科学、合理确定了工作面遇裂隙发育软岩顶板地段的超前支护形式、移架方法等技术参数，提出了裂隙发育软岩顶板综采工作面综合顶板控制技术，并采取了安全技术保障措施，最终确保了工作面安全。

参考文獻

[1]杨俊哲.综采工作面冒顶事故预防预处理措施[J].煤炭工程，2009，（6）.

[2]邵洪杰.大倾角大采高“三软”煤层综采面安全高效开采技术[J].中国新技术新产品，2014，（6）.endprint