薄煤层综采工作面末采顶板控制技术实践

张 平

薄煤层工作面开采一直是煤炭行业的一项技术难题，全国1.3 m以下的薄煤层约占煤炭储量的19%，而开采比例只有7%[1]。而薄煤层的搬家倒面更是影响矿井生产的重要环节，同时也决定着矿井的高产高效，因此，薄煤层的末采对于工作面搬家到面起到至关重要的作用，而薄煤层工作面末采阶段对采高及施工工艺和顶板支护要求较高，采高过高虽然给设备回收提供了充足的空间，但是容易发生支架不能有效支护顶板，发生顶板事故；采高过低，工作面顶板来压，容易将支架压成“死架”。因此，研究薄煤层工作面末采技术对薄煤层的高效开采有很大的意义。

1 工作面概况

1211工作面位于一采区北翼，北面为安则村保安煤柱，南面为一采区开拓大巷，东面为1209工作面，西面为1213工作面。工作面回采2#上煤，2#上煤位于山西组上部，煤厚在1.1～1.5 m，平均厚度1.35 m，煤层倾角为2°～15°，平均倾角8°。工作面走向长度为1246 m，倾斜长度为160 m，工作面采用走向长壁后退式综合机械化采煤法，全部垮落法管理顶板，选用ZY4000-08/18L型支撑掩护式液压支架作为基本架（104架），ZY3200-12/29型掩护式液压支架作为端头架（4架），共108架。

表1 1211工作面顶底板情况

2 薄煤层工作面末采阶段顶板断裂形式对回撤的影响

1）老顶岩梁在停采线后方断裂。即工作面停采前已发生了一次来压，下次周期来压还没发生，回撤通道上方顶板未发生断裂，在此顶板结构状态下，工作面支架压缩量较小，只要巷道有合理支护形式，支架可以顺利撤出。

2）老顶岩梁在回撤通道上方断裂。回撤通道上方顶板断裂，使得老顶一端由支架支撑，支架回撤容易对围岩产生扰动，增加回撤难度，威胁安全生产。

3）老顶岩梁深入巷道煤体断裂。老顶一端由采空区支撑，一端由工作面前方煤壁支撑，虽然老顶移动变形得到一定程度控制，但是受老顶发生的挠度和回转变形影响，工作面支架工作阻力较高，回撤工作困难、危险。

因此，薄煤层工作面的停采线的合理位置的确定对工作面的末采及回撤起着重要作用，根据1211工作面实际情况，要确保工作面在末采前老顶发生断裂，方能保证末采期间老顶在停采线后方断裂[2]。

3 1211工作面末采工艺及顶板控制

3.1 工作面末采铺设经纬网

根据工作面周期来压步距，工作面采至距停采线15 m时开始铺设顶网，前3 m铺单层网，后12 m铺双层网。

（1）铺单层网：

采煤机每刀割至工作面中部后，停止并闭锁煤机及溜子，从机尾向机头进行铺网。经纬网采用12#铅丝编织的10 m×1 m的经纬网。经纬网长边平行工作面，沿顶板铺设。铺网第一循环，从机尾开始，将经纬网展开，先降架1～2架，人工将网铺到顶梁上方，然后及时升架、拉架，拉架按顺序进行，使经纬网压在支架顶梁与顶板之间。

（2）铺双层网：

工作面铺单层经纬网推进至剩余12 m时，开始铺双层经纬网，一直铺到工作面停采位置。两层经纬网要分别铺设，单层长边对接，短边搭接，上层超前下层0.4 m。上下层网错层错扣，即经纬网的长短边搭接口在上下层间错开0.5 m，其他与铺单层网时方法相同。

3.2 工作面铺钢丝绳

（1）距停采线7 m时开始铺钢丝绳，直至停采线共计铺设5根，选用直径18.5 mm的钢丝绳。

（2）铺设的钢丝绳可选用废旧钢丝绳，废旧钢丝绳的断丝不得大于1/3，锈蚀严重或不能取直的一律不得使用。

（3）钢丝绳铺设要直，互相平行，每割两刀（一次割煤截深0.6 m）铺设一根钢丝绳，铺设5根钢丝绳，钢丝绳间距为1.0 m，钢丝绳应从工作面一端向另一端依次与经纬网连接，严禁从两头向中间对接。

（4）钢丝绳两端至少余6 m以上，两顺槽的钢丝绳拉紧，将钢丝绳两端用绳卡固定在帮锚杆上，并采用DZ-31.5单体液压支柱打设戗柱将钢丝绳压在顶板上。

（5）选择固定钢丝绳锚杆时，应注意钢丝绳铺设位置，使钢丝绳铺设方向与工作面保持平行。

3.3 工作面最后4 m拉底

为保证回收要求，工作面在距离停采线4 m时全工作面开始卧底，工作面每推进0.6 m，卧底深度为80 mm，最终保证工作面高度为1.8 m。

3.4 工作面割最后三刀煤的工艺

（1）割最后三刀煤，把液压支架与运输机的连接销摘开，采用单体液压支柱移溜不拉架，移溜时，支柱必须要水平放置，与运输机垂直，支柱的柱头在后，顶在液压支架底座上，柱筒在前，顶在运输机挡煤板的坚固部位，并在支柱的前后触点垫上木柱帽或木楔等柔性材料，使支柱均匀受力，防止滑脱伤人。同时移溜的单体液压支柱不得少于3根，移溜支柱的间距为3 m。给支柱打压应缓慢进行，身体必须离开支柱，随时观察前后接触情况，不得快速注液打压。 单体液压支柱型号为DZ-25型。

（2）工作面采用端部斜切进刀方式，打锚杆时采用追机作业的方式打锚杆，要求每隔10 m，即停止采煤机和溜子，并闭锁，把挂好的网扯向煤壁，网铺展后，在煤帮支设临时点柱，柱距1 m。采用DZ-28/315型单体液压支柱 （根据实际高度选择），柱帽规格为0.6 m×0.2 m×0.1 m，点柱支护好后，按设计位置打锚杆，锚杆要紧贴顶板，压住网，最后推溜。

（3）回撤通道内顶板支护：锚网带+锚索联合支护，使用Φ20 mm×2200 mm的左旋螺纹钢锚杆，布置为“三花”，间距1 m，排距0.6 m，共计施工4排；锚索采用Φ21.6 mm的钢绞线锚索，长度为7300 mm，布置在通道中间，布置为“三花”，间距为4.5 m（即每3个支架打一根），排距为1.2 m，共计施工两排（即第一排与第二排、第三排与第四排中间施工锚索）。

（4）工作面停采后，紧贴煤帮再挂三道经纬网，防止滚帮伤人，联网搭接100 mm，联网扣距不得大于200 mm。帮锚杆使用Φ20 mm×2200 mm的左旋螺纹钢，布置为“三花”，间距1.5 m，排距1.5 m，第一根帮锚杆距顶板500 mm，第二根帮锚杆距底板500 mm。对于片帮地点，及时支设单体液压支柱配合柱帽护帮，柱距1 m。

（5）施工帮锚杆后，对于回收通道煤帮片帮地点，使用单体支柱配合柱帽护帮，柱距1 m。

（6）对于回收通道内顶板破碎地点，采用3.2 mπ梁配合单体支柱“一梁二柱”垂直巷道进行支护，棚距1 m，超高地段使用Φ200/2×1200 mm棚板梁上搭#字型木垛接顶。

4 结语

通过对1211工作面回撤通道进行矿压观测表明，末采期间顶板采用经纬网、钢丝绳、锚杆、锚索支护，顶板得到了很好的控制，通道满足回收要求，因此，该支护方式能很好的保证工作面回撤通道的围岩控制，也为工作面的快速回收奠定了基础。

〔1〕张步勤.薄煤层综采自动化关键技术及应用研究[D].北京：中国矿业大学，2015.

〔2〕黄荣宾.综采工作面末采阶段矿压显现规律研究[D].西安科技大学，2015.