瓦斯异常区切顶卸压收尾支护技术应用

张 强

（新汶矿业集团有限责任公司鄂庄煤矿，山东 济南 271122）

1 概况

41501 东综采工作面位于-530 m 水平415 北翼采区，开采15 煤层，平均煤厚1.03 m，采高1.30 m。煤层直接顶为粉砂岩，厚度约7.0 m，直接底为粉砂岩，厚度1.5 m，普氏硬度系数均为3.5。工作面采用走向长壁后退式采煤法，全部垮落法管理顶板。41501 东综采工作面已接近收尾阶段。

2 切顶卸压支护方案的提出

1）支护思路。按照停采后支架前端顶板支护强度大于后方的思路，在工作面收尾支护过程中提前切断顶板压力传递关系+补强支护工艺，将工作面前后顶板各分成一个独立块段，弱化顶板压力传递强度，提高回撤通道整体支护强度，确保回撤期间顶板稳定性和回撤期间的通风需求。

2）支护方式。超前切顶+锚索（锚杆）+菱形网+W 钢带+锚索梁+重点区域强护+支架顶梁下强护。

41501 东工作面收尾顶板支护平面示意图如图1，41501 东工作面收尾顶板支护剖面示意图如图2。

图1 41501 东工作面收尾顶板支护平面示意图（mm）

图2 41501 东工作面收尾顶板支护剖面示意图（mm）

2.1 切顶技术

1）切顶位置。工作面推采至距停采线位置10 m 时，铺设第一排菱形网。在铺设第二排网时，停止割煤，拉架支护到位后，在第二排网中间沿倾向全面打设一排切顶孔。

2）切顶技术参数。切顶孔间距1 m，孔深3.0 m，切顶孔呈直线，角度与工作面顶板垂直，夹角不小于80°，打设角度保持一致。

3）施工切顶孔工具。打切顶孔采用MQT-50D2型风动锚杆打眼机，B19 中空六方接长式锚杆钻钎配直径27 mm 双翼钻头，湿式打眼。

2.2 强护技术

2.2.1 顶板强护

1）顶板锚网带支护完毕后，采用锚索梁加强支护。锚索梁采用走向布置，压在第四排钢带下，间距3.0 m，锚索梁长1.5 m，在梁两端0.2 m 位置布置两个锚索眼，每根梁采用2 根6.0 m 锚索固定，顶板破碎段加密支护。

2）在回撤压力集中点采用木垛进行加强支护，对端头等顶板易冒落影响通风的地点进行加强支护。

2.2.2 架前强护

综采支架停止移动后，顶梁前端顶板跨度2.8 m，顶梁前尖端形成持续受压状态，在架下按照间距1.5 m 支设一排单体支柱，形成主动支撑力，确保支架前尖端较长时间受压状态下的安全状态。

2.2.3 煤壁强护

1）煤壁侧距顶板以下1.0 m 打设一排护帮锚杆配钢带进行支护，铺挂双向拉伸塑料网或金属菱形网，与顶板金属菱形网沿倾向连接牢固，挂网高度距底板不得大于0.8 m。

2）打完护帮锚杆后，再按照柱距不大于2.0 m支设一排贴帮支柱护帮，压力显现较大处柱距按1 m 支设，初撑力90 kN，并拴牢防倒绳。

2.3 铺联网技术

1）工作面推采至距停采线位置10 m 前，必须确保煤壁、支架、溜子顺直，自面最下方（或最上方）一个支架开始逐架自下而上（或自上而下）于支架顶梁上方铺挂金属菱形网护顶。工作面开始逐架铺挂第一循环金属菱形网时，尽量做到少降架，采取推调平衡方式，使支架略有低头，清除支架顶梁前端浮矸，两人协调配合将金属菱形网展平拉直后铺于支架顶梁上，支架顶梁托网余网保持在0.3 m 以上，随之及时推调平衡升起液压支架，将金属菱形网压在液压支架之上。

2）为防止移架拖网，第一排金属菱形网采空区侧网边固定在旧Ф108 mm 钢管上，放置在支架顶梁上方，升起支架后使第一排网在旧钢管的固定下连为一体，防止拖网。

3）随铺网顺采煤机运行方向及时单向上行（下行）移架，并提前将支架顶梁前多余的金属菱形网卷起吊挂好。

4）工作面铺完第一循环金属菱形网后(金属网沿倾向逐片搭接，走向连接)，继续推进(循环进度0.6 m)，当支架顶梁前端余网宽度不足0.3 m 时，再继续沿倾向铺设金属菱形网，把多余的金属菱形网卷起吊挂好。

5）采用此种方法铺网至工作面停采，金属菱形网沿走向护顶不低于10 m，前六排铺网期间采高保持在1.6 m。当工作面支架停移后，应逐步加大采高，铺第七至第十排网时，采高达到1.8 m。

2.4 支护技术要求

1）工作面采至距停采线4.0 m 时，工作面每推进1.0 m，沿倾向在顶板施工一排锚杆+W 钢带+金属菱形网支护，锚杆间、排距1.0 m×1.0 m。

2）W 钢带沿倾向使用，排距1.0 m，顶板钢带搭接使用（重合一孔），顶板破碎区段采取补打锚索加强支护。

3）采用此种方法，工作面推进4.0 m，施工五排锚网带支护。

4）第一、二排施工的锚杆+W 钢带支护，移架时必须在每架支架上方锚杆的两侧放置矸石袋，移架后升在顶板上，防止升架压坏锚杆螺帽及托盘。放置矸石袋时，尽量做到少降架，采取推调平衡方式，使支架略有低头，清除支架顶梁前端浮矸，自上而下将矸石袋放置在锚杆两侧，随之及时推调平衡拉移液压支架，将袋装矸石压在液压支架之上，同时前移工作面刮板输送机及液压支架。工作面正常拉架过程中按同样方法施工。

5）当液压支架顶梁前端挑住第二排钢带时，将液压支架与刮板输送机连接的十字连接头全部拆除，液压支架停止移动，只移溜不再拉架，并逐步加大采高。液压支架停止移动后，随工作面的继续推采，采用单体支柱移溜。停止移架后保证支架顶梁前端至煤壁之间高度见顶见底，并保证底板平整，液压支架顶梁前端距煤壁宽度不低于2.8 m，高度不低于1.8 m，并对支架进行二次注液，初撑力不低于24 MPa。

6）在第三排钢带上按照间距3.0 m 布置第一排锚索，在第五排钢带上按照间距3.0 m 布置第二排锚索，两排锚索交错布置并代替锚杆支护。采用长度6.0 m 锚索，呈三花布置。

7）支架停止移动后,及时对工作面出口巷道顶板加强支护，切顶排特殊支护齐全有效，支柱初撑力不低于90 kN。顶板压力大及顶板破碎时，采取加密锚索支护。

8）工作面支架停止前进后保证金属菱形网甩入采空区落地不小于1.0 m，保证支架活柱不低于300 mm。支架掐开停止移动接茬处，挂设牢固挡矸帘，确保架间不漏矸。

2.5 抹角

在工作面下出口按照曲率半径3.0 m 将煤壁侧抹角，随抹角随按照间距1.0 m 支设临时支柱进行支护，抹角采用风镐剔挖的方式进行。抹角完毕后及时补打顶板锚杆、锚索及护帮锚杆支护，锚杆间、排距1.0 m×1.0 m，锚索间距不大于2.0 m，顶板破碎处加密支护。

3 施工质量和要求

1）联网要求。金属菱形网必须搭接严密、压实，网片与网片之间每隔200 mm 扭结一处，每扣扭结不少于一圈半。

2）W 钢带压网紧贴顶板，托板压钢带和网紧贴岩(煤)面，接触面积不小于90%。

3）锚杆和锚索与顶板夹角不小于75°，严禁穿皮。

4）锚杆必须上满帽，外露长度不大于40 mm，岩石中设计锚固力不小于100 kN，煤中设计锚固力不小于50 kN，每个螺母拧紧力矩不小于400 N·m。锚索外露长度不大于150 mm，涨拉预紧力不低于250 kN，长时锚固力不低于200 kN。

4 效果分析

1）回撤通道保护完好。由原来的随撤随冒变为顶板整体缓慢下沉，对回撤通道形成了有效保护，回撤结束前有效风量保持在450 m3/min，工作面及下回风隅角瓦斯控制在0.1%以下，实现了安全回撤。

2）提高了回撤速度。切顶卸压后，避免了因跟冒撕网导致的矸石清理及掩护单体难回的现象，回撤速度提高了1 倍，由计划的每班回撤4 架，变为回撤8 架，提前6 d 完成了回撤任务。

5 结论

通过实施切顶卸压和强护技术，将架后顶板截断，卸压效果明显，使支护段顶板压力大幅度减小，配合强化的顶板支护措施，保护了回撤通道的完整性，确保了风路的畅通，实现了安全、高效回撤，为同类条件下的安全施工积累了丰富的实践经验。