浅谈综采工作面破碎顶板的管理技术.pdf

CO 当 代 化 工 研 究 J O Modem Chemical Research 技术应用与研究 2020 12 选谈综采工作面破碎顶板的管理技术 * 葛永斌* 葛永斌 山 西 汾 西 宜 兴 煤 业 有 限 责 任 公 司 山 西 032300 搞 要 煤矿安全生产作业始终是煤炭企业的重点关注问题，而因地下开采条件十分复杂，加之多种因素的影响，使得煤矿综采作业期间 时常出现工作面破碎顶板的问题，威胁到矿井安全生产，并限制开采作业效率的提升.基于此，本文针对综采工作面破碎顶板的管理技术 进行探析，以期为井下安全开采作业提供保障. 关键词关键词综采工作面；管理技术；破碎顶板；复合 中图分类吾中图分类吾T 文献标识码 文献标识码A A Brief Discussion on the Management Technology of Broken Roof in Fully Mechanized Mining Face Ge Yongbin Shanxi Fenxi Yixing Coal Industry Co. , Ltd. , Shanxi, 032300 Abstract Coal mine safety production operation has always been a key concern ofcoal enterprises. However, due to the complex underground mining conditions and the influence of various factors, the problem o f broken roof often occurs in the fully mechanized coal mining operation, which threatens the mine safety production and limits the improvement of mining operation efficiency. Based on this, this paper analyzes the management technology of broken roof in fully mechanized working face, hoping to provide guarantee for underground safe mining operation. Key words fiilly mechanized working face ； management technology-, broken roof compound 科学技术与煤矿开采事业的融合发展，推动煤矿开采 作业朝着机械化、自动化的方向不断迈进。为提升煤矿开采 效率与质量，煤矿企业投入大量机械设备，且开采深度不断 增加。虽然其煤矿开采效率与质量得到提升，但是因开采环 境的愈发复杂，促使综采工作面破碎顶板的现象增多，关乎 到井下开采作业安全。因此，为保障煤矿井下作业的安全开 展，需借助科学破碎顶板管理技术的应用，提升工作面顶板 稳定性，为井下安全开采作业提供保障。 1.案例分析1.案例分析 某煤矿3093综采工作面，煤层厚度为3. 2〜4. 6m, 开采 二叠系山西组31煤层，该煤层直接顶为泥质粉砂岩，粉砂岩 厚度为0.6〜1.0m, 煤线位于上层，厚度为0.03〜0.1m, 煤 线上层为粉砂岩结构，厚度为2.0〜3.0m, 共同构成3093工 作面复合顶板。受到斜构造影响，致使中部朝着轴部断层发 育，导致工作面出现破碎顶板，需借助综合管理技术来强化 破碎顶板管理。 2■破碎顶板管理技术2■破碎顶板管理技术 ⑴ 支 架 若工作面为破碎顶板，需选择具备伸缩性前梁的支架。 确保在施工作业期间支架前移可以及时开展，通过伸缩量的 及时伸出，实现对梁端距的有效控制。 ⑵ 及 时 支 护 具体开展賴作业过程中，采煤机割煤后，支架与输送机 需保持先后移动，即支架先移动，然后进行输送机的移动[ 1 ] 。 移动过程中，需按规定要求在输送机电缆槽托架与支架前立 柱之间进行截深距的预留。为避免在支架移动后出现煤壁片 帮问题，需在直接移动后及时伸出护帮。同时，第一时间将 伸缩量伸出，尽可能缩短面前的空顶时间，控制空顶面积保 持在合理范围之内，避免因支护不及时而出现冒顶事故。 ⑶ 超 前 支 护 若在工作面作业期间，采用的常规移架方法无法进行破 碎顶板的有效防护，且移动过程中极易出现严重片帮现象， 需结合实际情况借助超前支护的形式进行移架，即割煤作业 开展前，需先超前进行移架支护，确保煤壁可以受到支架顶 梁的有效承托[2]。 ⑷ 带 压 擦 顶 移 架 所谓带压擦顶移架，是指在移架过程中，支架的顶梁 与顶板之间保持一定的摩擦，此时支架的移动会受到一定的 工作阻力，但是因顶板与支架顶梁之间不存在空隙，所以破 碎顶板在移动期间不会出现冒落的现象。需注意，在利用带 压擦顶方式移动时，应第一时间伸出前梁，并通过护帮来进 行帮顶的防护。同时，作业期间遵循少降快移的原则开展作 业，按照规定标准控制下降的高度保持在100m m以内，禁止 在移动期间出现支架反复升降的情况[3]。 5 塑 料 网 或 金 属 网 铺 设 针对破碎顶板的管理，常用管理技术包括金属网、塑 料网铺设方法，指将金属网或者是塑料网铺设铺设于支架顶 梁位置。破碎顶板极不稳定，其浮矸层形成的厚度存在差异 化，在具体移架作业期间，极易出现浮矸漏下的问题，甚至 会加大冒顶问题的增大[4]。而针对金属网、塑料网的铺设， 可以将以往破碎的顶板打造成一个整体，以此提升顶板的稳 定性。如在作业期间，前方煤壁存在破碎顶板，为避免冒落 现象发生而影响到支架移动，可将走向棚设置于金属网、塑 料网下方，确保顶网的顺利铺设，此时顶网会受到走向棚的 预先承托，进而实现护住顶板。在此形式下，支架前移会受 到顶网与走向棚的掩护。 6 走 向 柳 架 设 针对走向棚的架设，结合对工作面实际情况的分析，在 2020 12 技术应用与研究技术应用与研究 当 代 化 工 研 究 Modern Chemical Research 靠顶板处煤壁上进行梁窝的挖掘，然后将走向棚的两端设置 于支架的顶梁与煤壁上[5]。需注意，若工作面煤壁出现片帮 的几率较大，尽可能避免在煤壁上挖掘梁窝，可结合实际情 况将临时贴帮柱设置于煤壁靠近侧（ 如图1 。 图1走向棚设置 7割煤移架方式调楚割煤移架方式调楚 若在工作面作业期间采用超前支护，需确保护帮装置 在完成移架后第一时间伸出护帮，并确保伸缩梁可以及时伸 出，以此控制前方空顶面积保持在预期范围内，合理控制空 顶时间。具体作业过程中，采煤机割煤需沿底进行，进行循 环输送机的推移，支架移动时可以采用带压擦顶移动方式， 同时收伸缩梁[6]。通过对割煤移架方式的合理调整，实现对 推进速度的加快，避免因破碎顶板管理不到位而影响到作业 效率与安全，达到前方空顶面积与时间缩减的目的。 ⑶预掘巷道处理⑶预掘巷道处理 针对破碎顶板区域的处理，应结合实际情况的分析利 用炮采方式，沿着顶板进行小断面巷道的掘进。具体掘进作 业过程中，利用单体液压支柱进行顶梁的配合，钢梁需利 用 “II”型钢梁。接着进行金属网、塑料网的铺设，以此起 到支护的作用。然后利用锚杆锚索进行巷道的加固。等到巷 道处理完成，按照标准移架、割煤工艺开展作业。 在具体工作面综采作业期间，通过上述破碎顶板管理技 术的有效应用，可以在强化顶板控制效果的同时，保障工作 面的稳定性。但是因复合破碎顶板有着较大的变动情况，若 在作业期间仅采取上述管理技术，无法对胶结程度较低的破 碎顶板进行良好保护，所需借助注浆固化技术来进一步提升 破碎顶板控制效果。 3.浆固化破碎顶板 ⑴固化机理⑴固化机理 针对破碎顶板的管理，可视情况利用马丽散注浆加固技 术。作为聚亚胶质产品，马丽散有两种成分组成，在机械性 能、固化效果等方面表现优异，应用于破碎顶板管控，可实 现与岩层之间有效粘合。在岩层注入马丽散后，混合物最初 会以液态状态渗透到岩层的裂缝中，几秒钟后开始发生粘结 和膨胀反应，通过对松散岩石的有效胶合，起到围岩松动加 固的目的。即利用马丽散可以将之前破碎顶板胶结成一个整 体，进一步提升围岩的整体承载能力，避免在开采作业期间 出现巷道顶板冒落的现象。 ⑵马丽散注浆加固工艺⑵马丽散注浆加固工艺 ① 地点选择。工作面作业期间，因顶板为复合顶板，当 掘进至1500m时，巷道揭露差大于5m的断层出现冒顶。为避 免冒顶事故的产生对工作面综采作业开展产生较大影响，需 实施马丽散注浆加固技术。 ② 注浆参数。分析冒顶区域的具体情况，进行注浆孔 的布置，注浆孔数量控制为8个左右。控制每个注浆孔的间 距保持在1.5m左右，注浆孔孔深控制在3. 5〜6.0m之 内 （ 如 图2 。针对马丽散的应用，需控制催化剂与马丽散树脂的 配合比保持在11。依据对围岩性质的分析，控制终孔注浆 压力控制在4MPa以下[7]。 图2注浆管布置 ③施工工艺。利用高压胶管进行注浆泵与注射枪的连 接，并开展注浆管打眼埋设作业，需注意，马丽散催化剂与 马丽散树脂需分别装入注浆泵的两根吸管，确保开泵注浆时 的压力保持在标准范围之内。等到注射完毕，需拆卸注射 枪，并利用冲洗机进行设备冲洗。 具体施工过程中，利用专用钻杆配合顶锚杆机开展作 业，结合工作面实际情况的分析，控制钻孔直径保持在28mm, 孔深则需按照设计标准控制在3. 5〜6.0m。需注意，注浆量的 确定，必须依据每个钻孔注浆压力的计算来精准确定，严控钻 孔注浆时的压力，而当注浆压力达到设计标准后，需停止注浆 作业，或者是及时开展换孔作业。严格遵循注浆顺序，通常情 况下，多为自下而上的顺序开展注衆作业。另外，等到第一次 注浆完成后，需借助人工清渣的方式进行注浆区的清理。等到 清理完毕，采取超前支护的方式进行支架支护。 4.结束语 3903工作面综采作业期间，依据对工作面现场情况的全 面分析与掌握，进一步强化应用破碎顶板管理技术，借助带 压擦顶移架、超前支护、走向棚架设、金属网与塑料网铺设 等技术的应用来有效提升破碎顶板管理效果。同时，为进一 步强化破碎顶板控制效果，利用马丽散注浆加固技术进行顶 板的加固，在提升工作面整体稳定性的同时，实现对井下安 全开采作业的开展提供保障。 【 参考文献】 [1] 林恩健.综采工作面复合破碎顶板控制技术探析[J].山东 煤炭科技， 2013 4 119-121. [2] 于伟.软煤层综采工作面破碎顶板控制技术研究[J].山东 煤炭科技， 2016 9 33-34,共2页. [3] 杨成.注浆加固技术在综采工作面破碎顶板控制中的应用 [J].中国化工贸易， 2017, 009 034 132_ [4] 许会成.综采工作面回采破碎顶板技术研究与分析[J].能 源技术与管理， 2019, 044 002 56-57. [5] 王金宁， 辛东京.煤矿回采工作面破碎顶板控制关键技术研 究 [J] 科技创新与应用， 2014, 000 028 54-55. [6] 侯红林.综采工作面破碎顶板综合控制研究与实践[J].能 源技术与管理， 2014, 039 004 92-93. [7] 高峰.综采工作面留破碎顶板的技术实践[J].神华科技， 2013 4 46-48. 【 作者简介】 葛 永 斌 （ 1988-，男，山西汾西宜兴煤业有限责任公司；研 究方向煤炭开采技术。