煤矿顶板破碎巷道掘进

摘 要：随着矿井现代化程度越来越高，开采深度也随之逐渐加深，矿井涌水、煤尘、瓦斯、顶板等问题已经成为矿井“安全高效生产”的制约因素。其中影响较大的就是顶板破碎问题。所以顶板的控制是掘进工作需要解决的一大技术难题，也是开展掘进工作的重中之重。

关键词：人工假顶；撞楔法；架棚整体性；安全距离；顶板观测

1 工程概况

工作面概况：1694W 工作面位于-600水平西大巷六采区9煤层第四工作面，工作面标高-522.0～-640.0，该工作面上有1684W工作面和1693W工作面，现均已回采完毕。顶底板情况：老顶为粉砂岩，厚度0～5.9m，平均3.1m，深灰色，局部含植物化石和炭化体。直接顶为泥岩，厚度0～2.5m，平均1.9m，深灰色，上部含菱铁质结核及黄铁矿散晶，下部质软易碎。直接底为细砂岩，厚度3.3～5.7m，平均4.8m，褐灰色，含大量的根部化石。老底为泥岩，厚度8.1～10.0m，平均9.0m，深灰色，在底部含少量炭质和腐泥质。煤层结构属于复杂结构，局部煤层底部有一层不稳定泥岩夹矸，厚度0～0.2m左右。煤层厚度为1～3m，平均煤厚为2.5m，煤层倾角15°-25°，平均倾角为20°，煤层走向在40°左右。受地质构造、顶板压力影响，造成煤层顶板破碎，掘进时破板、破底厚度加大，局部可能全岩，增大原煤灰分。支护形式采用GU29-10.4m2拱形支架支护，棚距为600±50mm。

2 顶板破碎支护工艺

①临时支护及构造假顶。由于巷道顶板异常破碎而且煤岩体自稳能力差，随着巷道的掘进，顶板及两帮的煤矸倾漏下来，为保证巷道的安全快速掘进，防止顶板冒顶事故的发生，必须要采取相应的支护和构造人工假顶。具体方法是：先在巷道迎头向上25°左右对顶板打眼，深度打入1.4m左右，然后将管缝锚杆打入迎头破碎顶板中，管缝锚杆在架棚上方呈均匀分散布置。形成向前的一个超前支护区域（人工假顶），再在超前支护区域上方填好木料。

②缩小棚距减少空顶面积。调整支护形式，加强支护强度，将棚距由原来的600mm缩小为500mm，从而缩短空顶距，减小整体的空顶面积，在一定程度上控制住不稳定的顶板。

③打点柱、卡铁道加强架棚整体性与支护强度。在顶板破碎地带的架棚支护下，用大板或者液压支柱加打点柱，点柱要打牢打实，并用铅丝连好，可以加大架棚支护的强度，然后用3m长铁道将破碎地带内的架棚全部连在一起，并用斜卡缆将铁道和架棚锁住，从而将架棚的整体性提高，加强了整体的支护强度。

3 现场安全管理措施

掘进使用GU29-10.4m2金属拱型支架支护，棚距为600±50mm（如顶板压力较大，架棚变形严重时必须缩小棚距为500±50mm），棚梁与棚腿间的搭接400-40mm，搭接处上好三个卡缆，卡缆扭矩达到150 N・m，正顶铺塑料网，网搭接不小于100mm，网与网之间用铅丝连好，铅丝要求双丝多扣，连网间距不超过200mm/道。正顶及两帮各使用一趟角铁支拉板，支拉板要求放成线，不回撤。正顶及两帮用木小板插背，间距不大于200mm/块，要求插严背实。每班开工前检查迎头往外15m范围的架棚卡缆紧固情况，使其扭矩均达到150 N・m，歪扭的棚子及时扶正并插背好。对迎头往外20米范围内的巷道杂物进行清理，保持后路畅通。对后路压力大地段的架棚进行加固，在上顶卡好一道铁道，卡缆紧固符合要求，使其扭矩达到150 N・m，两根铁道之间必须穿袖卡，穿袖长度不小于700mm，随掘进向前倒铁道，每班对其进行检查，发现卡缆松的及时重新紧固。对缩搭接比较严重的地段及时打好一梁三柱的托板，梁、腿均使用三米大板。过构造期间，如顶板冒落需做好超前支护，使用半圆或铁撞楔打好超前撞楔控制好顶板，铁撞楔间距不大于500mm，直接打到冒落区域里面边缘，吃住劲，上顶搭好影子板。铁撞楔末端用铅丝或者卡缆固定好，以免伤人。施工过程中认真作好敲帮问顶及找掉工作，严格遵循先外后里、先顶后帮的原则。使用专用的长钎子找掉，找掉时，一人找掉，一人观山，操作要由有经验的老工人进行，严禁在槽口同时进行其他工作。任何人不得进入空顶区内作业。如果顶空小于300mm，用木料插严背实，顶空大于300mm时，打木垛接顶，打木垛时打好影子板，并有专人观山；如果无法打木垛时，上顶填1.0m以上的乱料填实并用小板插严背实。如随掘进迎头末一架棚子能与煤壁贴实，继续向前掘进时必须提前使用风锤（或者风钻）打眼后安装超前管缝锚杆控制顶板。管缝锚杆间距300mm，每排打不少于6根。从末两架棚子间隙向斜上方打，角度比边眼掘进角度略大，管缝锚杆外露不超过300mm。过冒顶区期间必须保证迎头20m范围内断面高度不小于2.4m，且后路畅通，迎头工作人员精神集中，统一指挥，其余无关人员撤职迎头20m以外，施工过程中要安排专人进行观山。迎头前劈严重时，要在巷道内安全地点，采取向前加打锚杆措施，以控制前劈程度，打锚杆时，人员要在有支护的地点操作，并有专人观山。

4 结束语

1694W工作面采用打撞楔的方法进行临时支护和打点柱、卡铁道加强架棚整体性与支护强度的方案以后，加强了巷道的支护强度，也保证了顶板的整体性，从一定程度上来讲，解决了顶板破碎巷道的安全掘进难题，而且大大提升了工作效率，减少了顶板事故的发生，降低了成本的投入，这种施工工艺在以后的顶板破碎工作面的掘进工作中可以大量推广。

参考文献：

[1]高如林.浅析煤矿掘进巷道顶板事故预防措施[J].中国高新技术企业，2013（3）.

[2]林大力.煤矿掘进巷道顶板事故预防及断面优化研究[J].现代矿业，2011（4）.