杨梅采摘机
李建忠
【摘 要】针对某矿直接顶裂隙发育、破碎,抗压强度低,底板软且大部分含有膨胀性粘土矿物,在受矿井水的影响下容易发生泥化膨胀,影响工作面安全高效快速推进问题.提出了顶板注浆、底板加固、机尾铺顶网开采、卧底留顶煤开采等措施,现场应用实现了松软破碎顶板和泥化底板条件下工作面的安全高效开采. 【期刊名称】《煤矿现代化》
【年(卷),期】2017(000)006
【总页数】4页(P26-28,32)
【关键词】松软破碎顶板;泥化底板;安全高效;快速推进
【作 者】李建忠
【作者单位】西山煤电集团东曲矿, 山西 古交 030200
【正文语种】中 文
【中图分类】TD822.1
松软破碎围岩控制是矿井面临的技术难题。由于直接顶裂隙发育、破碎，抗压强度低，若不及时支护裸露的顶板，工作面易发生顶板冒落事故。底板软且大部分含有膨胀性粘土矿物，在受矿井水的影响下容易发生泥化膨胀，将对工作面快速推进产生不利影响。某矿首采8101工作面开采2-2上煤层，平均煤厚 4.0m，煤层倾角 1°～3°，平均埋深170m。8101工作面顶板为浅灰泥岩，松软破碎，基本上是一暴露很快就冒落；底板为砂质泥岩，含有膨胀性粘土矿物，在受矿井水的影响下很容易发生泥化膨胀。
2.1 松软顶板冒落特征
8101工作面中发生的冒顶情况主要是由于顶板破碎产生漏冒，属于漏冒型冒顶，工作面倾角较小，只有1～3°。工作面发生的冒顶主要是机尾局部冒顶和靠煤壁附近局部冒顶。冒落的松软顶板大部分都直接落到机尾刮板输送机上，导致工作面推进过程中，机尾抬高，影响工作面的正常生产。现场观测工作面的中部区域出现局部冒顶情况，相比于工作面机尾
的冒顶区域面积和高度都有所减少。在局部地方可以观测到冒顶的高度最大可以达到0.5m左右，最长的冒顶长度可以达到10m左右。现场观测期间多次出现这种情况，工人不得不停机作业，待煤块或者岩块人工破碎后，重新启动进入正常生产。
2.2 泥化底板泥化特征
8101工作面掘进巷道底板岩性为砂质泥岩，呈浅灰，近均一结构，交错层理。现场观测在工作面推进过程中，顶板淋水很大，由于工作面煤层赋存起伏变化不定，底板高低不平，顶板淋水导致工作面局部产生积水，泥岩在积水的作用下，底板比压大为降低，抗压强度显著降低。砂质泥岩在水作用下强度降低，积水渗入裂隙，产生涨缩裂隙促进底板进一步泥化。由于底板中还有一定量的有机质，加上工作面动载作用，构成底板强度缺陷，导致底板泥化。在工作面推进过程中，支架间淋水，水进入到支架底座和刮板输送机之间，随着时间的推移和工作面的推进，工作面积水逐渐增多，支架前移以及推移刮板机等产生的动载现象，慢慢底板产生涨缩裂隙，导致泥化。部分支架间的松软顶板也冒落到工作面之间，最后在水作用、裂隙作用、有机质反应和动载作用下泥化。在工作面推进过程中，由于机尾部分煤层厚度较小，一般为2.7m左右，采高为4m，需要切割1.3m左右的直 接底，导致机尾区域泥化现象非常严重，最大泥化高度能够达到40cm，采煤机司机跟机作业难度加大，支架和刮板输送机推移的难度也加大。针对泥化底板的问题，工作面生产过程中检修班时间会有工人定期清理，确保工作面正常生产。
3.1 顶板注浆加固防治冒落事故
3.1.1 工作面钻孔注射法
为了保证工作面安全快速推进及防止松软顶板发生冒落事故，通过在工作面顶板进行注浆加固措施。具体方案如下：在顶板冒落区域较为严重的156～162支架前探梁设置探眼，共设置10个钻孔，其中5个为超前钻孔，编号为1#，另外5个钻孔从支架间隙打入顶板漏顶区域，编号为2#，1#钻孔与巷道煤壁呈45°夹角朝工作面前方实体煤布置，2#钻孔与顶板呈90°垂直布置，所有钻孔终孔深度均为8m，钻孔完成后想孔内注射马丽散，具体布置如图1所示。
3.1.2 巷道钻孔注射法
针对工作面机尾处顶板冒落情况，可通过在巷道侧打孔注射马丽散的方法，在工作面回风
平巷靠近实体煤侧巷帮打孔，孔口距离底板2m，距离工作面1m，共设计钻孔7个，1#～7#钻孔终孔深度分别为 8m，10.5m，11m，12m，13m，14m，15m，与水平方向倾角为 90°，79°，68°，59°，51°，45°，39°。成孔后向孔内注射马丽散，待钻孔注射完成后工作面正常推进，巷道钻孔注射法见图2所示。制作纪念章
中子嬗变
现场采用工作面和回采巷道顶板注浆加固技术后，凝结了采动应力作用下的破碎顶板岩体，有效防治了顶板冒落事故。
3.2 底板加固技术规划沙盘
该矿辅助运输采用无轨胶轮车，生产期间所有设备及人员的进出都要经过回风平巷，回风平巷巷道底板对工作面影响巨大。巷道底板采用泥化加固技术能够有效解决巷道底板泥化带来的不利影响。底板硬化加固技术是对巷道底板进行初步的加固，之后进行注浆，封堵裂隙，在回风平巷形成300mm厚加固层，巷道掘好生产期间，顶板淋水大的区域通过锚杆锁具挂塑料瓦，塑料瓦导水使顶板水通过回风平巷排水槽引入临时水仓，由水泵将水排至井底水仓，底板加固及挂塑料瓦如图3所示。
生产期间，两巷没有出现底鼓及底板泥化现象，顶板水通过挂塑料瓦导水引入临时水仓排至井底水仓，巷道积水减少。
3.3 机尾铺顶网开采技术
机尾煤层顶板松软破碎，采煤机割煤移架后大量的顶板发生脱层漏顶，现场观测到机尾区域漏顶高度最大达到2m，严重影响工作面推进期间端头支架和过渡支架支护顶板，加大了顶板支护的难度，由于漏顶范围大，空顶时间长，压力容易集聚，极其容易发生顶板事故，采用提前铺设塑料网的方法，可以减少松软破碎顶板漏顶，减少顶板支护难度，有效控制顶板冒顶。生产过程中，机尾区域最容易出现松软顶板冒落和底板泥化现象，故对机尾冒顶严重区域进行铺网开采，具体方法如下：铺设一趟双层规格为10m×1.25m的12号金属网，沿着工作面倾向铺设，网间搭接长度为400～500mm，并用22号铁丝进行捆绑，工作面割一刀续网一次，使网片逐渐进入支架上方紧贴顶板，使顶板形成一个整体。铺设示意如图4所示。
3.4 卧底留顶煤开采技术植物抗体
折弯机上模
机尾到工作面中部区域煤层厚度在2.5～4m间，机采高度为4m，采用沿顶割煤方式，机尾区域需要进行卧底，以保证工作面正常割煤高度。现场发现机尾到工作面中部75m左右煤层厚度小于4m，机尾到工作面中部35m左右切割直接底厚度1.5m左右。机尾区域顶板非常松软破碎，主要在距离机尾2架左右的8～10m，极其容易发生漏顶情况，大量直接顶冒落到机尾区域，导致机尾抬高；机尾切割直接底厚度0～1.5m左右，直接底遇水易泥化，导致机尾区域大面积泥化，主要发生在距离机尾9m左右，影响正常的行人和设备安放；机尾159～161号（距离大概4m）积水较多，泥化严重。以上几方面加大了机尾推进难度和支架支护难度，采用割底板留顶煤开采技术能够有效减少机尾水量集聚、泥化加重、顶板冒空严重及机尾抬高等情况的发生。
机尾卧底留顶煤开采技术是对机尾区域进行加大卧底量，机尾高于回风顺槽底板高度，低于机头方向高度。采煤机割煤到机尾区域，调节后滚筒加大100mm割底量，同时调节前滚筒减下100mm割顶煤量，确保机尾区域靠近机尾高度高于机尾，机尾高于回风顺槽底板高度，一方面确保积水可以及时排到回风顺槽水槽，减少底板泥化程度，另一方面留100mm顶煤，确保减少机尾松软顶板冒落。卧底留顶煤开采示意如图5所示。
3.5 间隔移架
针对松软顶板容易发生机尾局部冒顶和靠煤壁附近局部冒顶，通过间隔移架可以有效的减少顶板悬漏面积，确保支架快速前移，减少松软顶板结构大面积破坏而漏顶影响工作面生产。在该矿生产过程中，根据地质情况，将相邻的2～5架分为1组，组内的支架间隔交错前移，沿采煤机牵引方向相邻组间顺序前移，组间的部分支架平行前移，见图6。
3.6 带压移架
8101工作面生产期间，顶板松软破碎，在工作面推过后采用及时移架的方式现场出现相邻多架支架前方顶板形成长×高=（3～5m）×1m左右的直接顶大块，及时移架时降柱移架过程中，顶板大块大面积的冒落，升柱后出现顶梁仰视，通过平衡千斤顶调节后依然对顶板不能形成有效的支撑，支架再次推移后对顶板形成无效的支护。
现场在采用提前移架及间隔移架后，对顶板前方出现大块顶板的情况下，采用带压移架，具体方法：关闭支架二级护帮板，确保支架一级护帮板垂直顶梁，然后降立柱，此时确保立柱仍然有一定的初撑力，确保支架顶梁和一级护帮板对顶板大块能形成一定的支撑作用力，同时也避免大块瞬间冒落，然后推移支架，升立柱，升立柱的过程中通过调节平衡千斤顶确保支架的顶梁处于水平，对顶板形成有效的支护。
3.7 定时清理 松软顶板和泥化底板对工作面的快速推进起到了很大的阻碍作用。在工作面推进过程中，检修班期间应该定时安排工人清理支架行人道的冒落松软顶板和支架下泥化的底板泥岩，确保支架行人道上冒落顶板不遮挡掩埋移架操作台，支架下泥化底板泥岩不影响采煤司机等人员的人走和支架的推架和稳定性。
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