综放工作面过大倾角技术研究与应用

吴艳波

（潞安集团慈林山煤业有限公司夏店煤矿，山西 长治 046000）

1 概况

夏店煤矿3117E工作面位于井田西北部，工作面东、西两侧均为未开采区，南部为三一采区大巷，北部为井田边界保护煤柱，工作面停采线南临地面瓦斯抽放泵站保护煤柱。3117E工作面运巷长度1184m，回风巷长度626m，倾向长230.5m，为缓倾斜煤层，采用综采放顶煤采煤方法，全部垮落法管理顶板。结合三维地震和钻探验证，3117E工作面推进至400m时局部会有大倾角区域，从工作面机头方向沿走向延伸至停采线，影响区域长200m，宽度40m。倾角为30～40°，严重影响工作面的正常回采（如图1所示）。现工作面机头已推进至481m，机尾已推进至492m，38#～53#支架段顶板破碎塌矸，超前维护难度较大，直接影响3117E工作面循环推进度及生产安全。

2 大倾角区域内顶板稳定性分析

为了准确掌握3117E工作面大倾角区域内顶板裂隙发育情况，在该工作面大倾角区域内顶板布置钻孔，运用钻孔窥视仪实时监测顶板围岩裂隙发育和破碎特征，计划施工2个窥视孔，钻孔直径为110mm。1#窥视孔位于3117E工作面距停采线100m处，窥视孔长度52m，沿煤层倾向方向钻孔夹角为74°。2#窥视孔位于3117E工作面距停采线50m处，窥视长度根据钻孔实际情况确定，要求在液压钻机施工过程中钻孔不往下出水后方可停止，最终探测长度为700m，沿煤层倾向方向钻孔夹角为100°。

（1）1#孔钻孔窥视结果

在0～2m范围内煤岩体较为破碎，该区域处于巷道的松动圈范围之内。在2～4m范围围岩裂隙发育，但孔壁相对光滑，未出现掉渣等现象。在4～6m范围内孔壁光滑，围岩裂隙明显减少。在6～20m范围内孔壁相对完整，局部存在环向或纵向裂隙，围岩稳定性较好。在20～25m范围内孔壁相对粗糙，但围岩稳定性较好。在25～27m范围内，孔壁粗糙，局部存在环向裂隙。在27～29m范围内，孔壁相对粗糙，存在纵向裂隙。在29～31m范围内，孔壁相对完整，局部存在环向裂隙。在31～33m范围内，孔壁光滑，裂隙发育较少。在33～35m范围内，孔壁粗糙，裂隙发育不明显。在35～37m范围内，孔壁比较完整，局部存在纵向裂隙。在37～39m范围内，孔壁比较完整，局部存在环向、纵向裂隙。在39～41m范围内，孔壁相对粗糙。在41～43m范围内，孔壁粗糙，环向、纵向裂隙交错发育。在43～45m范围内，孔壁比较完整。在45～50m范围内，孔壁粗糙，纵、横向及环向裂隙交错发育。

（2）2#孔钻孔窥视结果

在0～2m范围内孔壁粗糙，环向、纵向裂隙较多，局部掉渣严重。在2～4m范围内，孔壁破碎，环向纵向裂隙交错存在。在4～6m范围内，孔壁相对完整，局部存在环向裂隙。在6～20m范围内，孔壁粗糙，局部呈破碎状态，环向、纵向裂隙发育。在20～25m范围内，孔壁粗糙，环向、纵向裂隙交错存在，局部掉渣，破碎严重。在25～27m范围内，孔壁粗糙，环向裂隙较多。在27～29m范围内，孔壁相对完整，局部出现环向裂隙。在29～31m范围内，孔壁粗糙，存在环向裂隙。在31～33m范围内，孔壁粗糙，环向、纵向裂隙交替出现，在33～35m范围内，孔壁粗糙，孔壁粗糙，裂隙发育。在35～37m范围内，孔壁粗糙，环向、纵向裂隙较多。在37～39m范围内，孔壁相对破碎，环向、纵向裂隙交替出现。在39～41m范围内，孔壁粗糙，裂隙较多。在41～43m范围内，孔壁粗糙，环向、纵向裂隙交错。在43～45m范围内，孔壁粗糙，裂隙较多。在45～50m范围内，孔壁粗糙，局部纵向及环向裂隙交错发育。

（3）钻孔窥视综合评价

根据1#钻孔窥视与2#钻孔窥视结果可知：大倾角区域内煤层顶板在0～5m范围内，由于巷道松动圈的存在，围岩裂隙较为发育；在5～20m范围内，钻孔孔壁整体完整，局部区域有较小的裂隙存在；在15～50m范围内，钻孔孔壁破碎程度较大，纵环向裂隙发育十分明显，部分区域的孔壁出现了掉渣等现象，区域内顶板较为破碎。

3 过大倾角安全施工措施

3.1 注浆加固

为保证工作面顺利生产，接近大倾角区域时，对3117E工作面38#～53#支架7～10m范围内及工作面顶板破碎、煤墙片帮区域提前进行注浆，采用A、B料进行注浆加固（注浆材料参数如表1所示）。注浆孔距底板2m，30°仰角，深6m，浆液扩散半径2～2.5m，每个眼注浆1～1.5t，有效凝固时间6h，注浆周期三天。当工作面出现大面积冒顶时，采取注浆办法进行加固煤墙煤体。在煤壁正中央，距底板1.8m处打深6～8m的钻孔，眼孔直径Φ42～Φ45mm，用A成分及B成分各10桶进行注浆。

表1 注浆材料参数

3.2 工作面扶架措施

3117E工作面推进至机头484.8m，机尾推进至492m处，工作面36#～47#支架顶板破碎塌矸，38#～45#支架倾斜严重，需进行及时扶架。

（1）从51#支架开始使用千斤配合大链将51#

支架及49#支架固定，以此类推扶至38#支架；

（2）在49#支架前后立柱顶梁及四连杆打设戗柱；

（3）拉架使用特制千斤配合大链固定在需扶支架上方第2架的支架四连杆与前立柱千斤上，大链下端固定在需扶支架的对应位置上，需扶支架下侧四连杆及前后立柱顶梁上打设戗柱进行支护；

（4）拉架时千斤、单体柱、移架同步进行；

（5）扶架后支架产生的间隙，采用大板配合单体柱及时进行支护，避免漏煤、矸；

（6）工作面支架倾斜严重地段，移架时采用拉后溜千斤配合拉后溜大链拴在平缓段支架后立柱上方，将倾斜支架栓稳，然后收缩拉后溜千斤将拉链拉紧，扶架人员站至安全地点，确保人员站位安全可靠，并开始缓慢移动倾斜支架，每次扶起5～10cm，将倾斜支架进行调整；

（7）采用单体柱扶架时，将单体柱固定好后，用护绳进行固定，并把液压枪上至单体柱注液口，人员撤退至安全地段操作支架手把开始送液扶架，避免倒柱伤人；

（8）扶架工序：固定大链→千斤固定支架→打设戗柱→拉架。

4 结语

3117E综放工作面进入大倾角影响区域，随工作面推进，大倾角区域从机头开始一直延伸至70号支架，揭露煤层最大倾角42°，严格按照大倾角回采方案进行回采，大溜实际坡度最大为25°，过大倾角区域共历时105d，推进长度115m，期间未发生冒顶及倒架事故，保证了安全生产，顺利采出受大倾角影响的20万t储量，取得了可观的技术经济效益。