浅析7191工作面漏顶预防与治理
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[摘要]7191工作面作为徐庄煤矿-400水平7#煤层最后一个综合放顶煤工作面，地质构造及孤岛布置形式导致其顶板压力大，工作面长期发生片帮、漏顶现象，且片漏程度较为严重。分别采用了锚固、架设超前棚及压注聚氨酯加固材料等方式对顶帮进行了治理，最终实现了工作面的顺利收作，为矿安全生产十一周年的目标奠定了良好的基础。
[关键词]孤岛 综合放顶煤 加固 马丽散
[中图分类号] TD822 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2014）-1-285-1
1说明
7191工作面煤层呈单斜构造，煤层产状332～343°∠16～22°，工作面中东部煤层倾角较平缓，西部倾角较大。煤层厚度5.5米，煤质中硬，直接顶为砂质泥岩，质地较软，局部破碎，平均厚度12米，老顶为细砂岩，厚度15米。工作面浅部及深部分别为7174、7193采空区，东部为井田边界，西部为东九轨道下山，属于“三简一固”型孤岛工作面。工作面内布置9条中间巷，跟顶中间巷五条，跟底中间巷四条，初采阶段呈不规则布置。
2.1顶帮锚固
（1）锚顶使用Φ20mm×3.0米加长铁锚杆（一般为2米），两根锚杆为一组，平行于液压支架前梁施工，间距0.3米，两根铁锚杆仰角分别为10°、20°，每组倾向间距0.7m，工作面推进2米距上一循环0.4米施工下一循环。
（2）煤帮使用Φ40mm×3.0米木锚杆锚固，锚杆垂直于煤壁距离支架前梁0.6～1.0米施工，倾向间距0.4米，同时使用锚杆板及木楔将煤壁刹牢。
木锚杆作用的发挥完全依靠锚杆板及木楔对煤壁施加的张拉力，当采煤机割断锚杆后其作用就会消失。因此它主要用于处理工作面机械设备及顶帮问题时对煤壁的临时防护，防止因动压影响造成煤帮的突然片落。
2.2片漏防治
（1）撞铁刹杆
在支架前梁上方煤壁处施工Φ30mm×3米铁刹杆（原材料为圆钢）方式控制顶帮，关键在于找出煤层层理，由层理位置将铁刹杆撞入煤体。施工时铁刹杆撞入煤体长度不小于0.6米，外露端搭接支架前梁不小于0.5米，每台支架施工至少两根铁刹杆，平均布置；同时每推进2刀施工一轮，两轮铁刹杆之间保证压茬。
（2）吊挂长钢梁
在支架前梁及主梁下使用两挂锚链悬挂长钢梁（工字钢或轨道，长度3～4米），施工时长钢梁顶牢煤壁，两台支架为一组，在工字钢上方使用半圆木倾向瞒顶。
（3）做超前支护
基于上一种方法，在没有吊挂长钢梁的支架上方再穿入长钢梁，然后将支架前梁挑起，托住倾向铺设的半圆木。为防止顶煤及顶矸冒落砸垮托棚，同时在煤壁侧挖柱窝扶设单体托住长钢梁做超前支护。
以上几种方法多是在片漏已经发生的条件下进行治理，均属于被动地对顶帮采取的措施。这种情况对于发生二次漏冒起到的效果较为明显，但是对于来压时顶帮的初次片漏无较大作用。结合工作面煤体整体松散的事实，如要控制住煤体的片漏，必须采取措施将松散煤体加固为较为完整的块段。因此经公司领导研究决定，引进了聚氨酯加固材料马丽散KS。
3压注马丽散
3.1施工原理
马丽散KS分为催化剂及树脂两种材料，反应前均为胶状物，通过压注泵的融合、施压，催化剂及树脂进入松散煤体中发生反应，进而生成粘结度高、强度大的固化物。马丽散KS具有良好的渗透性，可渗透到微小的裂隙中，且反应时间短，放热量低；固化物的高强度及粘结性能保证煤体与煤体、岩层的高度粘合，良好的柔韧性又可承受上覆岩层所施加的剪切力，从而达到加固煤体的目的【2】。
3.2施工顺序
打眼铺设注胶管封孔用高压胶管连接注液枪和压注泵将两根吸管分别插入催化剂、树脂料桶内开泵注胶停泵卸压拆枪冲枪换孔。
3.3施工要素
（1）注胶孔位置应在液压支架前梁下0.5米处，孔深6米，仰角0°～10°（片帮程度较大时取小值，漏顶程度较大时取大值）。如支架前梁前上方煤体抽空，则应适当减小注胶孔仰角角度，防止马丽散由抽空位置漏泄。
（2）根据工作面面长及每孔注胶时间分析，每次分两轮对工作面压注马丽散。第一轮按照每5台支架（架宽1.5米）距离施工一个注胶孔，工作面推进4～5米时施工第二轮注胶孔，注胶孔布置于第一轮相邻两注胶孔中间，实现马丽散全面渗透加固的目的。原则上按照由上向下顺序组织施工，且每孔施工完毕后等待1分钟马丽散渗透、固化的时间，然后停泵卸压。
（3）特殊地段如工作面中间巷、上下出口做超前位置每推进4～5米时必须施工一次注胶孔，中间巷注胶孔施工于中间巷上下两台支架位置，以0°～5°仰角进行中间巷加固，并尽量降低注胶孔位置，防止马丽散漏泄至中间巷或中空区域。
（4）封堵器一般放置于距孔口1.5米处进行封孔，以增大马丽散扩散加固范围。
（5）单孔注胶量根据注胶压力而定，但在本工作面实际施工过程中往往由于煤体裂隙发育程度较大而无法达到压力要求。因此，我们根据煤体裂隙发育成形特点，从实际出发，当煤壁出现漏胶现象时停泵卸压，等待30～60秒再行注胶，直至压注泵速度放缓。
（6）为节省压注马丽散的时间，可采用多台压注泵同时作业，但在全面顶帮条件较差的环境下，必须保证相邻两注胶孔之间足够的安全距离，防止松散煤体受马丽散反应施加的纵向力影响发生片落。
4结论
（1）在综放工作面顶帮片漏的情况下，采用撞铁刹杆、做超前支护等方式极为有效，但对正常循环影响较大。
（2）针对工作面片漏的各种防治方式，锚固、压注聚氨酯加固材料等预防措施能够更加有效地控制住顶帮，但这种方式基本在顶帮完好的情况下进行，必须得到公司领导的支持。
（3）孤岛工作面通过压注马丽散及其它控制措施后，煤体的稳定性有了较好的改善，为工作面正规循环作业起到了预防治理的作用。此控制方案可为其它具有类似条件的矿井治理片帮冒顶提供了一定的参考价值。
参考文献
[1]钱鸣高，缪协兴.采场上覆岩结构形态与受力《岩石力学与工程学报》1995年，14（2）：97-106.
[2]李万仕.注浆加固破碎煤体技术在"孤岛"工作面应用《能源技术与管理》2010年第4期73-74.