大采高仰采综采工作面冒顶处理

4322 大采高工作面位于四盘区一水平，所采煤层 3# 煤，工作面标高为 466～500 m，地面标高962～1055 m，工作面走向长度为 903.82 m，倾向长度为 195 m，煤层平均厚度 5.73 m。工作面顶板分为基本顶、直接顶，无伪顶。基本顶岩性为中粒砂岩，平均厚度 9.10 m，灰白色，中厚层状，石英为主，夹白云母碎片及少量岩屑，泥质胶结，小型交错层理发育，具裂隙，底部夹薄层泥岩;普氏硬度 7.1，抗压强度为 20.3～42.0 MPa抗拉强度为 1.60～3.24 MPa。直接顶岩性为粉砂岩均厚度 1.44 m，深灰色，中厚层状，水平平行层理，半坚硬，层面含少量植物化石。普氏硬度 5.2，抗压强度为 16.9 MPa，抗拉强度为 0.34 MPa4322 工作面机头推进至 320 m 左右揭露 SF33正断层(走向 255°，倾向 345°，倾角 45°，断距 1.3);通过构造期间，工作面顶板破损，煤壁片帮，给安全回采带来很大困难。

2 工作面冒顶原因分析

2.1 断层影响

4322 工作面有 4 个陷落柱和 7 条断层，巷道顶板裂隙、节理处均有不同程度的破碎、离层、塌矸冒顶，巷帮煤层裂隙、节理处易片帮，处于断层影响区域的煤层普遍破碎疏松，煤层级不稳定。

2.2 相邻工作面采动影响

4322工作面是4321工作面的顺采接替工作面，43223 进风巷是 4321 工作面的 43212 回风复用巷道，该巷服务了两个工作面，受 2 次采动影响巷道压力大，4322 工作面机尾压力大，巷道变形，底板不平，导致顶板压力作用于煤帮。

2.3 管理方面因素影响

(1)工作面支架在上个工作面使用完后，未上井进行系统检修，4322 面使用该套支架后，漏窜液现象比较多，导致支架初撑力不达标。

(2)工作面采煤机滚筒割煤后，支架工没有及时追机拉架、擦顶拉架，没有及时拉出超前架，导致架前端面空顶面积大，时间长。

(3)工作面仰采顶板破碎初期，未及时降低采高，并注浆加固，导致冒顶高度和范围不断扩大。

(4)工作面顶板管理不到位，顶板初次来和周期来压期间，顶板管理方法不当，回采过程中，没有及时彻底清查浮矸及破碎顶板等引发冒顶事故。

3 冒顶处理措施

根据以上冒顶原因的综合分析，该矿制定了相应的处理控制措施，有针对性的采取一系列的方法，在进入断层影响区前、中、后注浆加固，并断层区采高降低至合适高度，满足支架初撑力要求，确保煤壁及顶板完好，简称为“注降控法”。4322 工作面断层多，地质构造复杂，要分步骤高标准完成以下工作。

3.1 松动爆破

过断层期间出现机组割矸负荷较大，要采取放震动炮的措施，以保护设备。炮眼采取单排眼或三花眼等方式布置，炮眼深度为 1.5～4.0 m。全断面矸石可采用五花眼：平均每架 3 个炮眼，尽量布置在矸的四分之一、中部及四分之三高度处。

3.2 注浆加固

(1)揭露断层前对煤岩界面注浆加固。根据打钻验证结果，提前 5～10 m 对断层揭露架的煤岩交界面段予以注浆加固，防止大面积片帮空顶。

(2)揭露断层后对煤岩界面注浆加固。揭露断层后，对于煤帮交界区域进行注浆加固，通过断层过程中，断层两侧煤岩交界面 5 m 范围内必须注浆加固，避免发生顶板事故。

(3)出断层前的煤岩界面注浆加固。由于煤岩交界面结构强度低的特点，根据现场顶板情结合地质资料提前在断层外侧煤岩交界面区域进行注浆加固，避免出断层时造成顶板漏矸。注浆加固时，注浆孔孔口位置距顶板 1.5～2.0m。工艺流程如下：运料→接泵→搭架→安全检查→钻孔→下管(封孔)→注浆→清洗泵(见图 1)。3.3 降低采高

(1)为工作面过断层前，防止因顶底控制不合理而造成顶煤掉落导致采高增大顶板不稳定，要求过断层期间断层前后架段始终沿煤层顶板推进。(2)4322 工作面 50～90 号支架逐渐抬高溜槽底板，每个循环抬底 60～70 mm，逐步使得支架能够接顶。

3.4 控制顶板

(1)逐步调整支架架形，纠正台阶架、错差架及俯仰角过大支架，保证支架支撑达标。

(2)在断层影响区顶板破碎冒落的架段，在支架顶梁上部架设木垛或钢梁，使支架接顶严密。

(3)在 4322 工作面顶板破碎、片帮、冒顶严重的 60～80 号架，采取局部架棚配合注浆加固破碎顶壁，确保 4322 工作面快速通过断层影响地段。

4 过断层期间工程质量要求

(1)平直及循环进度管控。过断层前，工作面要调整好直线，确保“三直一平”，并在整个过断层期间保持好。过断层期间，执行正规循环，机头机尾循环进度不得少于规定值，不足规定值及时冲刀补充进度。

(2)支架、溜子角度管控。过断层期间，禁出现飘溜或割栽而不能顶溜的情况，溜子下栽超过 10°及时抬底板，下栽超过 15°时必须进行吊溜。支架俯仰角不得超过 7°，拉架过程中及时调平衡千斤活柱伸出量在 300～350 mm 范围内。支架倾角不得超过±5°，超过时需及时通过靠架和垫调整。

(3)片帮空顶及支架支撑状态管控。过期间，要根据断层线前后煤体与顶板的稳定情况超前进行注浆加固。出现连续三架顶板掉矸 0.51.0 m、片帮深度超过 1.5 m 及时进行注浆维护。在割煤过程中要严格控制断层范围内割煤速度不大于 2.0 m/min。要做到带压拉架，且割一架拉一架，维护好机尾段的顶板，避免煤体大面积垮落。拉架后要将支架升紧、升平，避免出现高射炮、支架低头现象。

(4)工作面进出断层时的顶板管控。为防止工作面出断层时，出现因顶底控制不合理而造成顶煤掉落导致采高增大顶板不稳定，过断层期间断层前后架段始终要沿煤层顶板推进。

5 结 论

采取一系列的措施后，该矿 4322 工作面过断层区段冒顶现象明显好转，加速了过断层时间，确保了生产安全。通过该矿 4322 工作面的经验积累，得出以下结论。