工作面过应力集中区复合支护快速推进的实践

母朝奎，丁 宁，张子强，苏庆华

（枣庄矿业（集团）有限责任公司蒋庄矿，山东 枣庄 277100）

随矿井开采年限的不断延长，工作面在巷道设计过程中受现场地质条件的影响，部分区域处于应力集中区域，即3上工作面已经回采完毕，3下工作面的巷道处于两已回采完毕的工作面之间，已回采完毕的工作面顶板压力集中在保护实体的上方，在3下工作面回采期间对现场影响较大。3下1105工作面运输巷里段为上述区域，回采期间工作面机头犄角处受3上压力集中体现，制约现场的安全生产，通过采取一系列行之有效的顶帮部支护措施，取得了较好的效果。

3下1105综采工作面运输巷里段为应力集中区，该巷道正处于原3上1105综采工作面采空区和3上1103综采工作面采空区之间保护柱正下方，整条巷道处于实体区域。巷道推进过程中出现压力显现明显，顶板破碎、伪顶垮落，从而导致工作面机头段顶板支护不到位，支架支护状态差，造成工作面机头犄角顶板漏顶、冒矸，影响正常生产。同时，对现场施工人员造成较大安全隐患。为确保工作面机头侧安全顺利推进，我单位实施了工作面机头段敷网、剥帮、顶帮注加固剂、巷道内下抬棚、使用高强聚酯纤维柔性网等一系列复合支护方式，利用这些综合保障技术，使3下1105工作面快速、安全通过应力集中区的同时，锻炼了职工队伍、增加了安全高效推进的实践经验，达到了安全施工、快速推进、高产高效的目的。

1 工作面概况

3下1105工作面直接顶为砂质泥岩，平均厚度为4.5m，伪顶为泥岩，厚度为0m～0.99m，直接底为碳质泥岩，平均厚度为0.3m，基本底为砂质泥岩，平均厚度为10.1m。

3下1105综采工作面运输巷正处于原3上1105综采工作面采空区和3上1103综采工作面采空区之间保护柱正下方，整条巷道处于实体区域。巷道推进过程中出现压力显现明显，顶板破碎、工作面片帮、顶板垮落，工作面出现漏顶、冒矸现象，影响工作面的正常生产。同时，对现场施工人员带来较大安全隐患。为确保工作面机头侧安全顺利推进，我单位经矿及专业研究决定，对该巷道内应力集中区域采取复合支护方式进行维护，确保安全顺利生产。

2 方案制定

2.1 机头段顶板破碎区域敷设金属网及高强聚酯纤维柔性网

在工作面机头段2#～10#架范围内，顶板破碎区域的支架上方敷设金属网，待金属网喝至支架顶梁以后，利用金属网作为生根，使用柔性聚乙烯网与金属网进行鱼鳞式搭接，双网走向搭茬不少于500mm，五花眼，扣距不大于200mm，扎丝拧紧不少于3圈。在金属网（或高强聚酯纤维柔性网）上捆绑工字钢，工字钢呈现交错布置，间距1.2m，确保支架拖移过程中保证金属网的完整性，起到对顶板的维护作用。

随着工作面的推进，为保证联网效率，节约时间和人力资源，采用高强聚酯纤维柔性网，充分利用柔性网的自重，配合绞盘将成捆的柔性网逐渐展开喝至顶板，实现安全高效作业。

2.2 对工作面超前预注浆加固、充填技术实现对顶板的整体性支护。

（1）注浆范围：工作面3#～7#架上方顶板及运输巷机头犄角向外顶板破碎区域顶板，进行注浆加固。

（2）加固注浆钻孔布置：工作面顶板注浆孔：孔径32mm，孔深6m，上仰角度20°～30°，在3#～7#架顶板肩窝，两架之间进行钻孔注浆施工，封孔深度1.5m～2m。孔间距1.5m。

运输巷帮部注浆孔：孔径32mm，孔深4.5m～5m，上仰角度20°～30°，在巷道两帮距离顶板200mm～300mm进行钻孔注浆施工，封孔深度1.5m～2m左右。孔间距3m。

注浆钻孔形成伞状悬挂式布置;以上注浆参数可根据现场情况适当调整;一循环注浆完毕后，工作面往前推进不超过3.2m需进行下一循环的注浆，直到工作面顺利通过该区域。

（3）注浆量：根据现场裂隙发育程度和类似地质条件确定单孔注浆量。

2.3 工作面运输巷侧进行剥帮

（1）剥帮位置：工作面2#～3#架。

（2）施工方法：当帮部及顶板相对较为完整时，采用松动爆破方式进行剥帮；当松软、裂隙发育、破碎时，采用人工使用镐锤刨帮的方式进行剥帮。

（3）剥帮高度及深度：剥帮高度为2.0m～2.2m，深度自顶梁梁端不少于3.0m。

（4）剥帮区域的支护方式：剥帮层位应沿运输巷层位推进，使用相应规格型号的单体液压支柱配合长度为3.4m的工字钢支护顶板，一架两棚，棚距为0.75m。两棚之间卧穿半圆料，防止坠网，半圆料走向间距1.0m,交错布置。工字钢探入老塘侧一端顶梁上方不小于0.4m，贴近帮部一端支设支柱不少于两棵；工字钢无法探入顶梁上方时，必须在中间补打一棵支柱形成一梁三柱支护。支柱必须向老塘侧迎山3°～5°，初撑力不小于11.5Mpa。

（5）剥帮采用松动爆破，多打眼、少装药、放小炮方式，严禁放大炮。炮眼深度为1.6m，每眼最大装药量为200g，炮眼为双排布置，炮眼间距1.0m，炮眼距剥帮顶板距离为0.5m，顶眼仰角为5°。爆破时炮眼最小抵抗线不得小于0.5m。

2.4 工作面机头犄角破碎区域支设斜棚、超前内支设走向抬棚

在工作面机头支设斜棚，用于尽量维护顶板的完整性，超前内的走向棚随工作面推进不断前移，保证不撇料。在工作面推进过程中及时拉好超前架，维护好顶板。

生产过程中使用单体背靠支架迁移，做到少降快移，犄角斜棚直接抵到支架前梁上方，当顶板矸石冒落时，能够起到阻矸、遮矸的作用，防止支架上方空顶，有效保护顶板的完整性。

2.5 工作面增加支护密集和长度

工作面生产过程中，充分考虑顶板的支护强度，及时增加超前支护的长度和密度，实现巷道超前内对顶板的最大支护作用，应力集中区域顶板压力进行超前预分配，分散压力释放面积，避免压力集中显现，有效缓解机头段顶板压力，对顶板起到较大的维护作用。

3 技术保障

（1）敷网时安全技术措施。①上网期间，要加强支架和泵站的检修工作，保证泵站压力不少于30MPa，支架初撑力不低于24MPa，保证支架前梁和护帮板正常使用，杜绝自动降架现象。②生产时要把网吊挂好，防止出现割网、撕网等情况，若网损坏，必须及时补好。③联网时扎丝拧紧不得少于三圈，扎丝拧紧后，要把铁丝头塞入网内，以防扎丝伤人。④工作面上网时，每次只准降一架，降架前必须把相邻支架升实。确认安全后方可作业，严禁空顶作业。

（2）注浆安全技术措施。①注浆人员在施工期间必须佩戴防护眼镜、橡胶手套等防护用品，作业场所必须备有一定量的清洁用水。②如遇高处钻孔及安装注浆管必须佩戴安全带，搭好平稳、牢固的工作台，地下支撑物必须牢固，并且要有人观察。③封孔时，施工人员不能正对空口方向，防止浆液外窜伤人，换孔时施工人员必须在注浆管内压力释放后再拆卸拔枪。④与注浆无关人员及注浆前方观察人员，必须在注浆孔口6m以外，远距离观察，并佩戴好相应防护用品，随时与司泵人员联系。注浆人员在进行注浆时，要注意站位，行为规范，避免接触化学注浆材料。

（3）剥帮安全技术措施。①用风钻打眼时，工作人员不少于两人，且有专人监护顶帮；掐接风管时，先关闭前一级压风管截止阀，人员背对泄压口，泄除余压后再工作。当无法采取湿式打眼时，可采用水管防尘进行打眼。②爆破时，人员必须停止工作躲至警戒线以外的安全地点，严禁两个及以上工作地点同时爆破。③爆破作业必须执行“一炮三检”和“三人连锁爆破”制度，并在起爆前检查起爆地点的甲烷浓度，若甲烷浓度达到或超过1.0%时，不准起爆。

（4）支设抬棚的安全技术措施。①巷道超前以内必须对单体进行二次注液，确保单体初撑力≥6.5MPa。②超前支护范围内巷道高度不得低于1.8m，人行道宽度不得低于0.8m，以确保行人通畅。③进行支护作业时，现场不得少于三人，并专人观察顶板。其他作业人员应闪开顶板掉矸所波及区域，防止掉落伤人。④作业前必须先认真观察顶板及帮部情况，严格执行敲帮问顶制度，站在有效支护空间内，用长把工具找掉顶帮部的悬矸危岩。

4 效果

通过采取多种形式的支护方式，实现对巷道及工作面切眼内顶板的复合有效支护，各类措施的严格执行和落实，有效加强了支架上方顶板的完整性，在维护好顶板安全的同时，又减轻了工人的劳动强度，提高了开机率，保证了安全高效生产，确保了工作面机头侧安全顺利推进，使3下1105工作面快速、安全通过应力集中区，锻炼了职工队伍、增加了安全高效推进的实践经验，达到了安全施工、快速推进的目的。

5 应用情况及经济效益

实现了提高月单产的目的，面对复杂的地质条件，全月创造的单月实现产量11万t的创举，超计划2万t。同时对本矿井下一步组织相似条件的工作面的安全高效生产具有极强的借鉴意义。