大倾角综采工作面跨石门开采技术实践

孟亚周 宋 凯

（永城煤电控股集团有限公司丰阳煤矿，河南 登封 452470）

永城煤电控股集团登封煤业丰阳煤矿主采二1煤层。二1 煤层为结构简单、发育稳定的中厚煤层，煤层厚度0.5～14.2 m，平均4.64 m。直接顶为砂质泥岩，直接底炭质泥岩，属于典型的“三软”煤层。煤层倾角为25～41°，平均32.5°。丰阳煤矿采煤工作面布置方式为走向长壁式，采用综合机械化放顶煤开采，工作面回采巷道采用U36 型钢棚支护，回采巷道通过石门与主要运输大巷连接。由于回采巷道受矿压影响较大，回采巷道在回采期间需要进行多次修复。为减少回采巷道修复对安全生产的影响，矿井在回采巷道与主要运输大巷之间增加石门将回采巷道阶段性缩短，保证回采巷道在回采周期内满足安全生产需要。

大倾角综采工作面在跨石门开采时，如果安全措施采取不当，容易导致综采工作面端头支架倒架，甚至造成冒顶伤人事故发生。丰阳煤矿通过采取施工假底、强化石门支护等安全技术措施，有效防止了工作面过石门期间支架倒架现象，确保了工作面安全生产。

1 工程概况

11 采区12103 综采工作面开采的二1 煤层厚度0.9～10.3 m，平均5.2 m，煤层倾角为25～41°，平均32°。工作面走向长度720 m，平均倾向长度为160 m，下顺槽设计3 条石门与-16 m 水平运输大巷相连接，石门间距240 m。其中-16 m 西一石门设计为直墙半圆拱断面，宽3600 mm，高3200 mm。岩巷段采用锚网喷支护，揭煤段采用U36 型钢棚支护，棚距500 mm。石门内揭露煤层坡度28°，煤厚8.1 m。工作面跨-16 m 西一石门开采时，其中1#架至5#架将直接从石门内通过，10#架位置工作面底板与石门顶板岩柱为5 m。如图1 所示。

2 石门回撤加固设计及跨采方法

2.1 石门回撤加固设计

（1）将石门范围内U 型棚支护全部替换为木棚支护，木梁与木腿均采用直径不小于200 mm、长度适宜的圆木。

（2）U 形棚替换完毕后，在替棚范围内（0～6 m）开始施工工作面假底。工作面假底采用水泥轨枕进行填充，水泥轨枕“井”字形摆设，每层3 根水泥轨枕均匀摆放。待石门口假底面与石门内煤层底板高度一致时，再在假底上浇筑一层厚200 mm 的混凝土。加固工程规格（梯形）:上宽1.2 m，下宽6 m，斜面（假底）长度5.6 m，坡度28°。

（3）-16 m 西一石门施工假底外侧南6～12 m范围内进行加强支护。加强支护使用2.4 mπ 型梁+单体液压支柱进行支护，一梁三柱，施工2 组，每组2 排，支护棚上方用木料绞顶，木料结顶严密。支护棚分别距离巷帮800 mm。

石门回撤加固支护设计图如图2 所示。

图1 12103 工作面巷道平面布置图

图2 石门回撤加固设计图

2.2 工作面跨石门开采方法

（1）加快工作面机头推进，按照机头:机尾=2:1 推进度进行调斜，使工作面与石门斜交推进，减少应力集中区域。

（2）工作面距石门剩余1.2 m 左右时，此段采取人工落煤，每循环推进0.6 m，先用手镐处理顶部煤体，然后伸出伸缩梁，再采用手镐处理下方煤体。

（3）工作面通过石门期间，若支架无法托住石门内假顶，随工作面推进，每循环进行绞顶，保证支架与假顶接触严密，保证支架初撑力。随工作面推进逐步拆除假底上支护棚，逐排回撤，不得一起全部回撤。工作面推进过程中，若假顶影响前部刮板输送机与支架通过时，人工按照每循环进度0.6 m将假顶圆木锯除。此项作业时，必须进行敲帮问顶，保证施工地点附近顶板状况完好。当工作面前部刮板输送机靠近石门两帮木支柱时，人员使用回柱器将其回收。使用回柱器期间，以支架顶梁吊环为支点将其回收。

3 安全管控技术措施

3.1 跨石门开采安全技术措施

（1）加强组织管理。工作面跨石门的全过程，跟班队长、班组长必须全程跟班专盯，确保制定的安全技术措施落实到位。安检员必须全程监督，检查施工地点的安全情况，发现隐患立即处理，不能处理的要及时汇报。

（2）工作面煤墙距离石门剩余5 m 时，石门加固作业必须完成，否则，工作面严禁推采。

（3）拉移工作面与石门交汇段支架作业时，要安排熟练支架工进行操作，跟班队长现场指挥。移架作业坚持“少降快拉、带压移架”的原则，确保支架平稳过渡，防止假底错力造成大的冒顶事故。

（4）当工作面煤墙与石门帮部接近，采煤机过机头时，严格控制割底量，防止割住假底，造成假底强度减弱。

（5）在移架时要安排专人处于石门上方支架观察四周情况，发现问题及时处理，处理不到位严禁拉架。

（6）工作面跨石门作业期间下顺槽替棚后高度不得低于2.5 m，工作面机头通跨石门期间保证运输机机头距端头支架顶梁高度不低于0.5 m。

（7）工作面跨石门期间，乳化泵压力不得低于30 MPa，保证液压支架初撑力不低于规程要求。下顺槽支护用单体液压支柱初撑力必须符合作业规程中要求。

3.2 预防煤体垮落安全技术措施

（1）施工前必须对支架、顶板以及周围安全情况进行检查，发现安全隐患必须先行处理，确保退路畅通。

（2）加强工作面注水，抬高此段注水眼角度，固化石门上部顶煤。若顶板有破碎冒流现象，提前从煤壁侧向上打杄椽板或穿圆木，严防冒顶。

（3）为防止煤层顶板垮落，造成压力增大，当工作面跨石门开采期间，工作面10#架以下严禁放顶煤，待工作面支架全部跨过石门假底后方可恢复放顶煤作业。

（4）必须坚持敲帮问顶，现场备用好敲帮问顶工具，选用不小于1.5 m、一头尖一头扁的钢钎。当工作面顶帮遇有大块煤（矸）离层时，应首先设置临时支护，再顺着裂隙、层理慢慢找下，不得硬刨强挖。敲帮问顶工作应由班组长担任，班组长负责敲帮问顶时，另外安排一人观察顶板和退路。

（5）施工时，要随时注意工作面下端头5 m范围内巷道安全情况，发现烂网漏顶现象要立即处理，下端头超前支护在施工过程中出现变化，必须及时进行加固。

（6）工作面跨石门期间，每项工序施工至少安排两人一组，施工时必须有一人观察顶板，以防顶板垮落伤人。发现有冒顶危险时，必须停止作业处理隐患，待安全隐患消除后再进行施工。

4 结语

通过采取全回撤石门原有支护、施工假底、强化石门支护以及跨采过程中的安全管控技术措施，12103 工作面在跨-16 m 西一石门回采期间，未出现端头支架倒架及冒顶，实现了工作面跨石门安全回采。