控顶区破碎顶板支护技术的优化设计

时间：2024-07-28

梁国龙

（汾河焦煤公司回坡底矿调度室，山西汾河 041600）

1 工程概况

回坡底矿2351工作面位于二采区西翼，标高-390m，主要开采2#煤层，，平均厚度11.3m，倾角8°～12°，该煤层含矸3～7层，结构较为复杂。

图1 2351工作面位置示意图

2351工作面在推进过程中，回采巷道出现了强烈的矿压显现，巷道围岩产生了剧烈的变形破坏，必须对回采巷道控顶区顶板支护进行优化设计。

2 工作面铺网施工技术

为了加强对2351工作面回采巷道顶板的支护，将施工工艺调整为：准备物料工具→联网→收网→割煤→铺网→移架→推移刮板输送机→下一工序，为保证施工安全和质量，制定了详细的铺网施工方法和施工安全技术措施。

2.1 铺网施工方法

铺网材料：规格为50mm ×50mm×1500mm的木杆150根，14号铁丝100kg，规格为20000mm× 900mm的塑料网60张，规格为10000mm ×900mm的塑料网30张，Ф18mm ×1800mm等强度螺纹钢式树脂锚杆120条，规格为4200mm×60mm×3.8mm的钢带24条，锚牌和锚帽各120个，MSCK2350型树脂锚固剂240支。打眼机具为MQT-120/J3型锚杆机、Ф27mm钻头、1.2m钻钎。铺网材料和打眼机具应提前运到指定地点分类码放好。割煤要求工作面必须沿煤层底板推采，刮板输送机应与工作面两平巷的顶板和底板平直，支架齐直，顶梁接顶严密，不得出现台阶。工作面顶板稳定时，铺网采用规格20000mm×900mm的塑料网；当面前顶板破碎时，铺网采用规格10000mm×900mm的塑料网。

采煤机截深和推移刮板输送机步距控制在0.6m，当顶板完整、稳定时，一次割煤距离为15节中部槽，当顶板较破碎时，一次割煤距离为5节中部槽，然后停机进行铺网。铺第一批网时，需要沿工作面倾向打设一排锚杆，起固定塑料网作用，锚杆间距为800mm。打锚杆前，首先将1～2个支架护帮收回，作业人员在相邻支架有效保护下，用长柄工具处理掉面前顶帮悬矸、危岩，及时升起支架护帮板，在能够露出钢带眼的位置打设锚杆支护，支护好以后收回护帮板再打设其他锚杆，把第一批网固定到顶板上。铺网时网与网之间搭接宽度不得小于0.3m，并且用14号铁丝绑扎在一起，不准连接在塑料网的边扣上，网扣间距为0.2m，网扣必须拧够三圈以上。铺下一批网时，塑料网要铺在前一批塑料网上面，网与网之间的搭接宽度不小于0.3m，并且用14号铁丝绑扎在一起，不准连接在塑料网的边扣上，网扣间距为0.2m，网扣必须拧够三圈以上。在顶板稳定时铺网施工工艺为割煤→挂网→移架→推移刮板输送机；当顶板破碎时其施工工艺为挂网→移架→割煤→推移刮板输送机→挂网→移架。在铺网时，为避免支架搓坏塑料网，必须在塑料网与支架之间垫入规格为50mm ×50mm×1500mm的木杆后再升起支架。木杆要平行于工作面放置，每割一刀在支架与塑料网之间放置一块木杆。铺网时两巷道内的网与原来的金属网的连接长度不应小于300mm，并应重新打锚杆将其固定在顶板上。顶板比较完整地段采用高强塑料网支护，顶板破碎地段采用金属菱形网支护。

2.2 安全技术措施

所有作业人员必须认真学习本措施，严禁违章作业。铺网期间，每一项工作都必须有专人负责监督安全，自觉搞好自主保安和相互保安，保证安全。在铺网过程中，必须由班组长亲自指挥，并有专人负责照明监护安全。进入面前作业时，采用长度不小于2m的长柄工具摘除面前顶、帮活石和浮煤。在工作现场10m范围内，必须由班组长统一指挥操作支架。在挂网时，所有人员必须在有效的支护条件下进行作业，相互照应好，动作协调一致。铺网时，必须操作好闭锁操纵手把装置，避免因误操作发生事故。在放置木杆时，必须由专人统一指挥。必须在移架前放置木杆。凡是进入机道工作的人员，必须在采煤机和输送机停机闭锁的前提条件下工作，并且要有专人负责照明监护安全，严禁在设备运转时进行铺网作业。当顶板破碎有漏矸现象时一定要先停止输送机，调节支架平衡液压缸，将支架顶梁上浮矸放净，然后用板批、枕木等插在支架的架档防漏矸，开启输送机拉出下漏的矸石。只有在确定安全后才可以继续铺网工作。挂网期间，支架顶梁前端的顶网要留有足够的余量，严禁支架顶梁前端超过顶网。

当发现顶帮破碎时，及时采取延长超前支护、增加支护密度等措施，加强顶板控制。打眼前，对润滑、活接头连接、风水管路进行重新检修，保障其畅通、不跑风。对风钻油壶进行空转检查，合格后再用于打眼作业。打眼前，清洗打眼机具的风水管路，将锚杆机灌满机油，检查并排除锚杆机进风水的堵塞物，再将风水胶管用带丝活接头、正规U型卡子与锚杆机连接牢固。

锚杆施工注意事项：（1）当煤岩面不平整时，必须刷平煤岩面以保证锚杆托盘紧贴煤岩面；（2）锚杆安装完毕外露超长时，必须在锚杆托盘后加木托盘以保证锚杆托盘紧贴煤岩面，锚杆托盘后严禁使用两个及两个以上的托盘，否则必须重新补打锚杆。树脂药卷安装要求：药卷的数量和长度必须符合规定，保证药卷总长度达到设计要求。每根锚杆使用两支锚固剂固定。

使用锚杆机打眼时，锚杆机的位置要根据眼的角度调好，操作时按照先开水门再开风门的方式进行开机操作。锚杆机开机操作前及操作过程中左侧不准站人，钻工必须双手握住锚杆机操作手柄并站在完好支护下面，开眼位时，应扶稳钻机，保持钻机与钎子平直不倾斜，并应使马达和钻腿调节阀达到合理匹配逐渐增大钻进速度，防止钻进过急造成卡钻、断钎等事故，伤及人员；钻进中要关注钻腿的牢固情况，发现异常及时处理。打眼时工作人员必须穿戴合格，严格按锚杆支护工艺要求打眼，当钻进煤岩体后，立即撤到锚杆机右后侧，保障安全。

3 控顶区顶板加强支护技术

回坡底矿2351工作面回采巷道推进到380m处，工作面从20号支架到44号支架段伪顶易垮落，垮落厚度为200～500mm，需要在该段以打设锚杆压钢带的方式加强顶板控制。

3.1 施工方法

巷道正常割煤移架后对20号支架到44号支架段进行打设锚杆，钢带平行工作面煤壁并贴着支架前梁布置。在打设锚杆处上下三个支架范围内沿煤壁打设贴帮柱，防止煤壁片帮。采用18mm等强螺纹钢式树脂锚杆，长度为1500mm，间排距为800mm×1000mm。

3.2 安全技术措施

进入施工地点后，严格执行“敲帮问顶”制度。在安监员的监控下使用长度不小于2m的长柄工具“敲帮问顶”。打设锚杆处上下三个支架必须支设贴帮柱，防止煤壁片帮。支回贴帮柱时严格执行“先支后回”制度。打设锚杆结束后，必须由跟班队长或班长经过安全确认后，方可对采煤机和刮板输送机进行送电。打眼前的准备工作与铺网施工的打眼保持一致，锚杆机钻工在锚杆机的右侧作业，清空左侧人员。锚杆机更换钻杆，需要关闭供风开关降低风量在最小时，再关闭升降开关让其回落到最低位置后，方可更换钻杆。