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1、极软突出厚煤层大采高综采片帮冒顶防治技术王建树黄炳香魏民涛摘 要:为了解决梁北煤矿在极软突出厚煤层条件下首次采用5.0m大采高综采一次采全高工艺,实施过程中出现大面积煤壁片帮和端面冒顶的技术难题,采用台阶式采煤等常规防治技术,并针对不同煤层厚度与顶底板条件注马丽散加固材料、自然留底煤及提架控顶等防治技术措施,工作面收尾时采用台阶法刷扩控顶收作技术,保证了工作面的安全高效回采和顺利收作回撤。关键词:极软厚煤层;大采高综采;片帮;冒顶梁北煤矿主采下石盒子组的二1煤层,该煤层单一稳定可采,地质构造比较简单,煤
2、层结构简单,厚度0～10.79m,平均4.18m,一般为3～6m,其中首采区煤层厚度2.2～8.7m,平均4.6m。煤的普氏系数f=0.15～0.25。直接顶部分区域是粗砂岩,区内稳定,起伏变化小,部分区域为泥岩或砂质泥岩互层,层理发育,岩体稳定性较差;底板多为泥岩、砂质、炭质泥岩或细砂岩、泥岩互层,岩体稳定性差,起伏变化大。煤层具有较强的煤与瓦斯突出危险性且难抽放,属于煤极软、底板软和部分顶板软的突出难采厚煤层。采用走向长壁采煤法,后退式开采,顶板管理为自然垮落法。回采工作面均沿煤层走向伪倾斜布置,倾
3、斜长度120～160m,走向长度1000～1600m。回采工艺为5.0m大采高综采一次采全高。该工艺在软厚突出煤层中采用尚属首次。2005年8月底第一个大采高工作面开始试采,目前已在全矿推广应用。 回采工作面三机配套为ZY6000/25/50型大采高综采液压支架、MGTY300/730-1.1D型双滚筒采煤机和SGZ764/2×315(630)型可弯曲刮板输送机。工作面采高一般3.7～4.8m,平均4.6m,进刀方式采用端部斜切进刀,往返一次进一刀,循环进度为800mm,采用台阶法割煤,“两采一准”,
4、每天推进3.5～4.2m为一个防突循环。 在该工艺实施过程中,由于煤软顶板碎等开采条件,加上解除煤层突出时抽放措施孔密集等造成工作面极易发生大面积片帮和端面冒顶,多次严重影响工作面的安全生产,使回采无法正常进行,工作面的顶板控制问题为安全生产技术关键。1 工作面片帮与冒顶常规防治方法(1)采用台阶式采煤。这样可以增强回采期间尤其是防突措施施工期间煤壁的稳定性,一定程度上可以防止大面积片帮和端面冒顶,并为防突措施施工创造条件。即每一个作业循环均采用台阶式割煤,先采出2.2～2.5m厚的上部煤壁,留出下台
5、阶,将5m左右高的直煤壁割成2～3m高的台阶状,可以防止超高煤壁长时间停留造成大面积片帮继而引起的端面冒顶,同时也作为下一个防突循环措施施工的操作平台。这样形成正规循环后,每一个循环结束时都留出下一个台阶。(2)提高正规循环率,加快推进度,尽可能减少顶板暴露时间,使工作面端面顶板在冒落前支架及时支护并推过去,将顶板冒落甩在支架后方,从而避免端面冒顶。该方法在顶板相对较好、工作面推进度允许的条件下采用比较有效。但由于防突限制不适用于推进速度小于顶板空顶时间的区域或随采随冒的破碎顶板区域。(3)尽可能降低采
6、高,保证支架接顶严实,煤层特厚区采高控制在418m以下。这样支架可以充分有效地支护顶板,使切顶线控制在支架顶梁尾部,使工作面煤壁和端面顶板处在应力降低区,避免切顶线压在工作面煤壁或前移破坏端面顶板从而导致冒顶,甚至顶板失去支护又进一步破坏前方顶板造成恶性循环。(4)在煤层厚度超过5.0m的区域,由于难以留设底煤易造成超高开采,以至出现支架不接顶或接顶不实,工作面切顶线前移,煤壁受压大、端面顶板缺少支撑,从而极易造成工作面大面积片帮和端面冒顶现象。这种情况下,一般采取用坑木背顶过顶措施。即使用4.6/60
7、m左右长的圆木架在支架顶梁前端和片帮的煤壁之间,每架2～4根,再在圆木上面用坑木绞架接顶控顶,然后支架再沿着圆木底面向前推进,依次类推,直至通过高冒区。但是,在这种区域回采时,工作面作业安全状况极差,背顶作业时也基本上在空顶下作业,安全无法保障,极易出现人身事故,严重威胁安全,同时工作面停采绞架背顶也严重影响工作面正常推进,使工作面单产大幅降低,大量的绞架材料投入也使吨煤回采成本相对增加。2 注加固材料技术2.1 注马丽散材料加固底煤及留底煤提架控顶6/6 首先在11151大采高工作面回采厚度超过5m
8、的煤层,大采高开采造成的大面积片帮和端面冒顶情况下,该方案取得成功。根据现场情况,对超厚煤层区底煤进行注马丽散材料加固,提高底煤抗压强度,进行留底煤提架回采,使工作面沿顶板推进,支架能有效支护顶板,以减少片帮冒顶,使工作面生产转向正规循环,创造安全的生产条件。具体施工方案为:用煤电钻打眼,封孔器封孔,利用专用注浆泵,通过注浆泵的高压力,使马丽散材料充分注入煤层内以加固底煤。注浆孔布置在距底板0.8m处,孔间距2m,钻孔直径42mm,孔深8m
