邵永欣

（山西省晉神能源有限公司，山西忻州，036500）

綜采工作面回撤期間頂板圍巖失去支架支撐，易發(fā)生頂板事故，特別是近距離煤層工作面回撤，頂板圍巖薄且受二次采動(dòng)影響承載能力差，更是容易發(fā)生頂板事故[1-3]。因此，本文針對(duì)近距離煤層綜采工作面回撤期間回采巷道頂板事故機(jī)理進(jìn)行了研究，制定了工作面回撤期間巷道頂板圍巖控制措施，并針對(duì)磁窯溝煤礦11102綜采工作面回撤期間運(yùn)輸巷發(fā)生大面積冒頂事故制定了治理方案，對(duì)于保證近距離煤層綜采工作面安全回撤和減少煤礦經(jīng)濟(jì)損失具有重要意義。

1 工程概況

磁窯溝煤礦11102回采工作面，東部為11103回采工作面（已形成、未回采），南部為10-2#煤層西輔運(yùn)大巷，西部為11101回采工作面（已回采），北部為未開采的實(shí)體煤。11102 綜采工作面運(yùn)輸巷、回風(fēng)巷內(nèi)錯(cuò)于10202 綜采工作面5 m 布置，11102 主輔回撤通道與10202主輔回撤通道接近重疊布置，如圖1所示。

圖1 11102工作面布置示意圖

11102綜采工作面采高4 m，埋深為177 m，頂板為炭質(zhì)泥巖，裂隙發(fā)育，砂泥質(zhì)膠結(jié)，易冒落，平均厚度為5.5 m。

11102主回撤通道設(shè)計(jì)長(zhǎng)度171 m，主輔回撤通道之間開設(shè)2個(gè)聯(lián)巷，聯(lián)巷長(zhǎng)度20 m，主回撤通道設(shè)計(jì)采用型號(hào)為ZZ10000/22/44 垛式支架支護(hù)，共78 架。11102工作面與回撤通道末采貫通，連網(wǎng)結(jié)束、浮煤清理干凈后，開始設(shè)備回撤，工作面主要設(shè)備見(jiàn)表1。

表1 11102綜采工作面設(shè)備明細(xì)

工作面1#、2#支架已回撤，在回撤3#支架過(guò)程中，11102運(yùn)輸巷124 m至134 m處頂板整體冒落，導(dǎo)致生產(chǎn)服務(wù)中心多功能車被掩埋，如圖2所示。

圖2 11102工作面冒頂區(qū)域示意圖

2 冒頂事故原因分析及預(yù)防措施

2.1 開采條件分析

由于11#煤層距10#煤層層間距平均為5.5 m，屬于極近距離煤層開采，因此，11102工作面頂板圍巖受上層10202 工作面開采影響，頂板圍巖內(nèi)部裂隙進(jìn)一步發(fā)育，承載能力降低，且頂板巖性為炭質(zhì)泥巖，抗壓強(qiáng)度為7.8 MPa～33.7 MPa，易軟化破碎。

根據(jù)工作面機(jī)頭冒頂位置鉆孔測(cè)量和地質(zhì)說(shuō)明書，冒頂區(qū)域巷道頂板圍巖厚度由平均厚度5.5 m減小至4.2 m，因此，頂板圍巖承載能力進(jìn)一步降低，從而導(dǎo)致巷道發(fā)生冒頂事故。

圖3 冒頂區(qū)域巖層示意圖

2.2 巷道支護(hù)分析

11102 運(yùn)輸巷設(shè)計(jì)巷寬5.4 m，巷高3.7 m，頂錨桿規(guī)格為φ 18×2 000 mm 圓鋼錨桿，間排距為1 000×1 000 mm，每排6根；錨索規(guī)格為φ 17.8×5 000 mm，間排距為2 000×2 000 mm，W 鋼帶型號(hào)為0.23×3/3.6 m，如圖4所示。

圖4 巷道支護(hù)示意圖

11102 綜采工作面端頭選用ZYT8000/24/50D 型端頭支架進(jìn)行支護(hù)，機(jī)頭1#、2＃、3#支架為端頭支架，4#、5#支架為ZYG8000/24/50D型過(guò)渡液壓支架。11102工作面超前支護(hù)用DW45-250/110x 單體支柱支護(hù)，膠運(yùn)巷采用雙排（局部單排）布置，間排距為1.2 m×1.2 m，支護(hù)長(zhǎng)度為25 m。

由于冒頂區(qū)域頂板圍巖厚度減小為4.2 m，而錨索長(zhǎng)5 m，導(dǎo)致錨索無(wú)法錨固在穩(wěn)定巖層，冒頂區(qū)域圍巖僅依靠錨桿支護(hù)作用，支護(hù)效果差。根據(jù)11102 運(yùn)輸巷冒頂區(qū)域觀測(cè)，在11102 綜采工作面與主回撤通道貫通時(shí)，工作面機(jī)頭區(qū)域采空區(qū)頂板未充分垮落，頂板壓力較大，機(jī)頭采空區(qū)切頂單體支柱被壓彎失效，且在回撤支架過(guò)程中，未在巷口進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)。因此，隨著支架的回撤，機(jī)頭位置頂板懸頂面積增加，機(jī)頭采空區(qū)內(nèi)頂板垮落帶動(dòng)運(yùn)輸巷內(nèi)頂板發(fā)生區(qū)域整體性冒落。

2.3 巷道冒頂預(yù)防措施

根據(jù)冒頂事故原因分析可知，11102 運(yùn)輸巷冒頂區(qū)域頂板圍巖厚度減小，受上層10#煤層采動(dòng)影響加劇，且頂板厚度小于錨索長(zhǎng)度，導(dǎo)致冒頂區(qū)域頂板支護(hù)強(qiáng)度不足，此外，末采及回撤期間未對(duì)采空區(qū)頂板形成有效切頂，綜合上述原因最終導(dǎo)致11102 工作面回撤期間運(yùn)輸巷發(fā)生冒頂事故。

預(yù)防近距離煤層工作面巷道發(fā)生冒頂事故措施：

（1）應(yīng)做好地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)工作，加強(qiáng)對(duì)頂板圍巖變化的探測(cè)，為工作面支護(hù)設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

（2）要對(duì)頂板圍巖厚度減小和存在地質(zhì)構(gòu)造的區(qū)域及時(shí)采取架棚方式進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)，同時(shí)，對(duì)于頂板破碎區(qū)域可采取注漿加固方式提升頂板圍巖承載能力。

（3）末采期間要確保采空區(qū)頂板充分垮落，可以對(duì)頂板錨桿錨索采取退錨，同時(shí)要加強(qiáng)切頂柱和巷道口的支護(hù)強(qiáng)度，確保切頂效果。

3 巷道冒頂治理措施

3.1 前期準(zhǔn)備工作

（1）補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)

為防止頂板再次發(fā)生冒落，保證作業(yè)安全，需及時(shí)對(duì)11102膠運(yùn)巷冒頂區(qū)域附近巷道進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)。對(duì)11102 膠運(yùn)巷110 m～124 m 此段巷道采用工字鋼單體架棚支護(hù)，棚間距0.5 m，鋼梁上方采用道木、木墊板背實(shí)。頂梁采用11#礦用工字鋼，支護(hù)形式為一梁四柱，要求中間兩根單體間距不小于4 m，保證行車寬度。

（2）安設(shè)風(fēng)機(jī)

在11102膠運(yùn)順槽90 m處安設(shè)2臺(tái)氣動(dòng)風(fēng)機(jī)（1用1備），保證11102膠運(yùn)順槽冒落區(qū)域風(fēng)量不小于70 m3/min，氣體濃度符合《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，同時(shí)做好有害氣體監(jiān)測(cè)工作，防止上層采空區(qū)有害氣體傷人。

（3）注馬麗散前期準(zhǔn)備工作

注馬麗散的前期準(zhǔn)備工作包括風(fēng)管安裝、對(duì)接，安裝打眼鉆機(jī)，施工注馬麗散孔及馬麗散運(yùn)輸、倒料等。

11102 膠運(yùn)順槽110 m～124 m 處及輔回撤通道口三角區(qū)頂板錨索安裝錨索防彈器，避免處理冒頂期間錨索彈出傷人。

3.2 處理冒頂工作流程

（1）11102 膠運(yùn)順槽架棚完成后，確保棚架可靠、頂板背時(shí)，單體支護(hù)有效、通道安全的前提下，對(duì)11102膠運(yùn)順槽冒落區(qū)域向采空區(qū)方向沿頂板施工鉆桿，設(shè)計(jì)鉆孔深度為6 m，每400 mm施工一組，直到頂板鉆桿施工完成后開始注射馬麗散。注射要求采用多孔少注，注馬麗散時(shí)先觀察漏頂區(qū)域兩側(cè)情況，杜絕出現(xiàn)浮煤與多功能車粘連現(xiàn)象，嚴(yán)禁空頂作業(yè)。

（2）注馬麗散形成假頂后，采用防爆裝載機(jī)開始清理浮煤，每清理0.5 m施工一組單體工字鋼棚，單體棚頂梁為11#礦用工字鋼，一梁四柱，并在頂梁上采用道木或木板背實(shí)，避免出現(xiàn)漏矸現(xiàn)象。頂棚中間兩根單體間距不得小于4 m，保證行車寬度，架設(shè)單體棚時(shí)單體三用閥一律朝向采空區(qū)方向。

（3）待架棚施工4 m 后，繼續(xù)向11102 膠運(yùn)順槽漏頂區(qū)域施工鉆桿，與上一組鉆桿交叉布置，并注射馬麗散，施工要求與上一組相同，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生變化時(shí)施工參數(shù)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。單體棚架設(shè)至11102主回撤通道側(cè)，保證通道暢通，順利將多功能車拽出。

圖5 巷道區(qū)域治理示意圖

（4）當(dāng)浮煤清理完成后，開始安設(shè)絞車進(jìn)行拖拽多功能車，拖拽多功能車時(shí)，必須由專人指揮，絞車司機(jī)要在安全地點(diǎn)操作絞車，嚴(yán)禁蠻干，防止斷繩傷人。在保證架棚區(qū)域安全的情況下方可拖拽多功能車。

（5）為保證工作面支架回撤順利，必須用風(fēng)鎬起底，起底深度滿足支架回撤高度即可，嚴(yán)禁用爆破起底。

（6）為保證其它通道安全，對(duì)11102主輔回撤通道間三個(gè)聯(lián)巷架設(shè)單體棚，支護(hù)范圍為主回撤通道側(cè)向聯(lián)巷5 m 范圍內(nèi)，頂梁為11#礦用工字鋼，棚間距1 m，一梁四柱。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）通過(guò)對(duì)工作面巷道冒頂機(jī)理進(jìn)行分析認(rèn)為，11102 運(yùn)輸巷冒頂區(qū)域頂板圍巖厚度減小和末采、回撤期間未對(duì)采空區(qū)頂板形成有效切頂，是導(dǎo)致11102工作面回撤期間運(yùn)輸巷發(fā)生冒頂事故主要原因。因此，要加強(qiáng)對(duì)頂板圍巖變化的探測(cè)，對(duì)頂板圍巖厚度減小和存在地質(zhì)構(gòu)造的區(qū)域及時(shí)采取架棚方式進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)，末采期間可以對(duì)頂板錨桿錨索采取退錨，同時(shí)要加強(qiáng)切頂柱和巷道口的支護(hù)強(qiáng)度，確保切頂效果。

（2）對(duì)冒頂區(qū)域可采取注馬麗散的方式進(jìn)行加固，然后清理浮煤，每清理0.5 m施工一組單體工字鋼棚，單體棚頂梁為11#礦用工字鋼，一梁四柱，并在頂梁上采用道木或木板背實(shí)。

（3）通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)及時(shí)采取治理措施，在5天內(nèi)完成了冒頂區(qū)域巷道貫通，將被埋多功能車安全清出，并對(duì)冒頂區(qū)域頂板進(jìn)行了有效支護(hù)，確保了11102 綜采工作面的順利回撤，為礦井挽回了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。