破碎顶板施工工艺研究的论文

时间：2021-08-31

　　1问题提出

　　4314工作面为长平矿井一个大采高工作面、大倾角开采工作面，大倾角影响推进380m。工作面机头低、机尾高，其中有250m机头机尾高差在20m以上，最大高差达36.4m，生产过程中极易造成溜子前窜、支架倾倒、机尾割不透、机尾三角区空顶面积增大等难题，稍有不慎工作面就濒临停产。对此情况，长平公司制定完善的大倾角大采高破碎顶板工作面回采方案，采用磨机头、单向顶溜、打戗柱、工作面伪倾斜推进、靠架扶架、降低采高、机尾扩帮、机尾三角区打密集柱等多种措施，解决了4314大采高工作面因机头机尾高差过大、工作面顶板伪顶破碎严重等因素造成的刮板输送机前窜、支架歪斜度超标、支架挤架咬架、机尾割不透、机尾三角区空顶面积过大等难题，为工作面的顺利回采提供了可靠保障。

　　2解决方案

　　2.1刮板输送机前窜控制

　　工作面机头机尾高差过大，势必造成工作面溜子前窜、机尾割不透、机头安全出口不畅等众多负面因素，必须从一开始就加强刮板输送机的控制工作。

　　（1）工作面采用磨机头配合单向顶溜方法调整，磨三角次数与长度视具体情况而定。一般磨三角时，磨三至五次必须走一个整循环，以免造成溜子弯曲度过大并使溜子反方向移动；磨三角过程中同时调整溜子、支架，避免出现溜子、支架在工作面分成台阶，保证溜子、支架始终成一直线，最大限度保证架间距均匀，推移千斤顶与溜子垂直。

　　（2）机组割煤通过后，由机头向机尾依次单向顶溜，逐渐调整支架框架偏向机尾方向，利用支架推移框架将溜子顶向机尾。

　　（3）推移机头前在溜子与煤柱间打戗柱，防止推移过程中溜子下滑。

　　（4）在机头磨角效果不明显时，需进行调架，即用单体柱调整支架底座方向；将支架底座摆向机尾后开始拉架，让支架底座向机尾方向摆，以使在推移溜子时框架受底座限制带动溜子向机尾方向移动。

　　（5）采用单向割煤配合单向顶溜方式。溜子前窜严重时，机组从机尾向机头割过煤后，后方不顶溜，在割至机头后空刀返回机尾，即机组单向割煤；然后从机头向机尾方向依次单向顶溜，利用支架推移框架将溜子顶向机尾方向，让其向机尾移动。

　　（6）将工作面调成伪倾斜开采，工作面机头机尾保持适当的距离（机头超前机尾15~20m），回采时保持工作面伪倾斜。

　　（7）根据现场情况，利用支架侧护板和单体柱辅助调架。最大限度的利用侧护板之间相互作用力，调节支架；用单体柱调架，就是利用单体柱将调斜的支架的底座进行调架，使支架和框架之间有向上的角度，推溜时由此角度产生的推溜分力，加之改变推溜方向可以抵消溜子的前窜，达到控制溜子的作用。调架必须在移架的过程中进行。

　　（8）采取单体柱辅助顶溜的方法来控制溜子的前窜下滑。利用单体柱斜向配合框架顶溜配合的方法控制溜子窜前，具体做法为单体柱的一端打在本架的溜槽底部，另一端打在机头方向相邻架的底座上，用远程供液操作，与支架推溜千斤顶同时推溜，利用单体柱增加反方向作用力来控制溜子。

　　2.2工作面支架倒架、挤架、咬架控制

　　（1）升紧工作面支架，达到初撑力要求。支架在本身重力作用下，存在向机头方向倾斜的趋势，支架若升不紧达不到初撑力，势必增加倒架的'可能性。

　　（2）相邻支架两人配合操作，利用支架侧护板调架、靠架，利用侧护板之间的相互作用力，适当调节支架顶梁带动整个支架，从而减小支架歪斜度；如本架降架拉出——将相邻机尾支架的侧护板收回——本架侧护打出同时升紧支架。

　　（3）利用机组靠架：将支架小护帮板收回，大护帮板与底板垂直，采煤机摇臂抬升至适当高度，启动采煤机行走系统进行扶架作业。

　　（4）垫方木减小支架度数：拉架时利用吊架千斤吊起支架底座，在支架机头侧底座下垫方木，拉架过程中将方木拉入底座下升紧支架。

　　（5）单体柱调架、靠架：在降架、拉架、升架过程中，利用单体柱对倾斜的支架的顶梁（或立柱）施加侧向作用力，减小支架倾斜角度。

　　（6）控制架间距，防止顶板漏矸影响靠架；如发生漏矸使用板梁打丁字棚维护减少漏矸。

　　2.3工作面采高控制

　　（1）由于工作面沿走向方向顶板下沉量大，机组与溜子下卧跟不上顶板下沉速度，工作面下山回采期间采高控制在4.5m左右；机组卧底量每刀控制在100~150mm，采取“卧两刀平三刀”的方式推进。机组司机严格控制下卧量，防止溜子下冲严重出现吊溜情况。（2）机组司机割煤过程对顶底板平整度进行控制，杜绝出现马棚和驴脊梁。

　　2.4工作面顶板控制

　　工作面顶板有一层伪顶，稳定性较差，同时由于工作面倾角大，工作面伪顶极易垮落，从而会使支架蹬空、接顶不实，造成支架失稳、倾倒，就会严重影响工作面正常生产。需要采取：

　　（1）移超前支架。在工作面伪顶破碎区段，及时移超前支架，使支架前梁挤紧煤帮，护帮板真正起到护帮作用。

　　（2）分段停机移架。因工作面倾角大，工作面割煤与移架工序不能同时进行，如果等煤机割完一刀后工作面再整体移架，机道空顶时间太长，对工作面顶板破坏程度大，容易出现掉顶、漏顶现象，为此，采取工作面分段停机移架方式，每隔15~30m停机移架；在工作面顶板破碎时，每3~5m分段停机移架及时支护顶板。

　　（3）带压擦顶移架。因工作面倾角较大，如果采用正常操作程序降架移架容易出现抽顶现象，因此，采取带压擦顶移架方式进行移架操作，使顶梁与顶板保持一定的支撑阻力，带压前移。这样顶板不会出现明显松动，可有效控制顶板。

　　（4）确保支架初撑力达到标准要求。加强乳化泵站的检修力度和乳化液浓度的配比要求，确保泵站供液输出压力不低于30MPa。每班安排专人对支架进行二次补液，确保支架初撑力达到24~30MPa。加强支架维修力度，杜绝支架自动卸液现象。

　　（5）采用注浆加固煤体，提高工作面煤帮承载力，并对破碎顶板进行固结，最大限度增大破碎顶板完整性。采用金鼎加固一号对工作面煤壁和顶板进行预加固。注浆采用单排眼形式布设注浆钻孔。注浆眼布置在距底板3m处，眼间距5m，深度8m；角度与水平面成25°左右；封孔2m，孔径42mm。浆液在泵压的作用下挤压或渗透到破碎煤岩体的大大小小的裂隙中去，浆液固结后，以固体的形式充填在裂隙中并与岩体固结，在岩体内形成新的网络状的骨架结构。充分发挥围岩的自稳能力，并与煤壁原有支护体系共同作用，从而减轻原有支护体系承受的载荷，改善煤壁围岩应力分布，大大减小煤壁顶板下沉量。

　　2.5机尾三角区密集棚支护和煤壁扩帮处理

　　在回采过程中，工作面机尾三角区空顶面积较大，需要在机尾切顶线和三角区处进行密集棚支护，密集棚间距400mm，每排布置12~14根单体柱支护。同时，对于工作面机尾割不透的情况，安排专业队组对机尾工作面侧煤帮提前扩帮1m，为后期回采提供便利条件。

　　3效果

　　通过采用大倾角大采高破碎顶板工作面回采工艺，采取综合管理措施，4314工作面目前已经顺利推进了260m，在此期间，工作面保证了4刀/d的回采进度，未发生因倾角过大出现倒架等不良因素导致工作面停产状态。该技术的应用，为矿井以后三盘区、五盘区大采高工作面类似情况下的回采积累了宝贵经验，同时也为其它矿区类似大倾角大采高工作面的回采施工的组织方案提供了可靠的技术指导作用。

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