煤层破碎顶板加固注浆调查报告[大全五篇]

第一篇：煤层破碎顶板加固注浆调查报告

煤层破碎顶板注浆加固调查报告

根据2014年3月27日早调会精神，在公司总经理的亲切关怀和总工程师的直接领导下，由公司地测防治水部，生产技术部以及两矿生产技术科相关人员组成的煤层破碎顶板注浆加固调研组,于2014年6月5日启程，前往中煤水文地质局（邯郸市）、冀中能源峰峰集团（邯郸市峰峰矿区）、太原煤炭设计院（太原市）、山西省煤炭地质水文勘查研究院（太原市）、同煤集团（大同市）、中煤东坡煤矿（朔州市）等单位进行了为期十天的调研工作。

一、调研背景

2014年1月21日，磁窑沟煤矿10-2号煤层10103综采工作面揭露一条与工作面斜交的正断层，落差2.5米；工作面煤层顶板为泥岩和砂质泥岩，底板为炭质泥岩。2014年2月2日，综采工作面揭露的断层落差增大，煤壁出现4.3m炭质泥岩，断层断裂面两侧煤层顶板破碎，导致工作面局部漏顶严重。随后在10103综采工作面采取了马丽散注浆加固破碎顶板的措施。据了解马丽散裂隙充填效果好，粘结强度大，是固结破碎顶板的有效手段，但成本较高。为了降低成本，在综采工作面圈出后，对综采工作面破碎顶板采取预注水泥浆加固技术是否可行。

二、调研目的

通过对综采工作面煤层破碎顶板注浆（水泥浆）加固技术理论和施工经验的调研，进一步对该技术在公司所属煤矿应用的可行性和可靠性进行分析；详细了解综采工作面破碎顶板注浆（水泥浆）

/ 17

加固工艺的设计、流程、标准和安全措施，明确该工艺应用的设备、材料和人员配备，并与现行马丽散注浆加固技术对比，进行经济效益分析。

三、注浆技术简述

注浆技术是将一种或几种材料配制成浆液，用压送设备将其压入松软地层、裂隙性含水层或破碎地层中凝固胶结，起堵水或加固作用的技术。注浆技术自1802年法国首次应用至今已有200多年历史，主要应用于矿山、建筑、水电、水力和交通运输工程等，包括堵水、截流、帷幕和岩土加固等诸多技术，很好地解决了各类工程中出现的水患、松软岩石及基础工程加固等难题，对保障安全施工，加快工程进度，降低工程造价等起到了重要作用。

我国煤炭行业在上世纪50年代开始应用注浆技术，主要应用于复杂水文地质条件下井筒、巷道、水仓、变电所、水泵房等地下工程的注浆堵水和加固；20世纪90年代，我国已开发出将采煤工作面下伏含水层改造为隔水层的工艺系统和方法，把注浆技术广泛用于煤矿治理水害和充填加固岩层；采用注浆技术加固顶板，避免了许多因松散顶板冒落或破碎顶板漏顶造成的顶板事故，取得了可喜的技术和经济效果。从20世纪90年代至2009年，煤炭行业在立井地面预注浆、工作面预注浆、井壁注浆和井巷工程注浆等方面取得了长足发展，总结完善了过流砂层、过断层、充填、高喷、管棚、锚注、压密、劈裂、煤壁加固、堵大水等注浆工艺。随着注浆工艺、材料和设备等不断更新，注浆施工组织设计、工程成本核算、2 / 17

施工监察与管理等逐渐趋于成熟，注浆工程已经发展成为一套较为完整的系统工程。

注浆法没有严格的分类，按照含水层或破碎带揭露前后分为预注浆和后注浆，按注浆采用的材料分为水泥浆液注浆、黏土浆液注浆和化学浆液注浆，按浆液注入工艺分为单液注浆和双液注浆，按注浆工程地质条件分为充填注浆、裂隙注浆、渗透注浆、挤压注浆、置换注浆和高压喷射注浆等，按注浆目的把注浆工艺分为堵水注浆和加固注浆。本次调研的注浆法为煤层破碎顶板加固注浆。

自改革开放以来，注浆材料不断推陈出新，浆液在黏度、流动性、稳定性、凝胶时间、结石率、结石强度、无毒、非易燃易爆、无腐蚀性、配制简单化等方面不断改进，日趋成熟。注浆材料分为颗粒性浆液和无颗粒性浆液两大类，颗粒性浆液包括水泥浆、黏土浆、黏土水泥浆、水泥粉煤灰浆、水泥水玻璃浆等，无颗粒性浆液

包括水玻璃类、环氧树脂类（罗克休-环氧树脂加催化剂）、甲基丙烯酸酯类、聚氨酯类（马丽散-聚亚胶酯）、丙烯酸盐类、丙烯酰胺

/ 17

类、木质素类、脲醛树脂类等（表1）。

马丽散是一种类似聚氨酯的新型高分子双液化学注浆材料，具有黏度低、流动性好、可注性强、凝胶时间可控、无腐蚀性、结石率高等特点（表2），浆液固化时无收缩现象，遇水发泡膨胀，固化后能牢固地与岩石和混凝土接合，并能长期耐酸、碱、盐、生物菌等腐蚀，广泛应用于各种堵水和加固注浆工艺中。

注浆用的水泥多为普通水泥或矿渣水泥，具有价格低、来源广、无毒环保、结石强度高、抗渗性好、工艺简单、操作方便等特点（表3），是防渗、加固和裂隙堵水应用较多的注浆材料。水泥细度对水泥性能有较大影响，其颗粒越细，比表面积越大，水化学反映速度越快，强度越高，近年来细水泥、超细水泥的应用为单液水泥注浆开辟了更为广阔的天地。

/ 17

四、煤层破碎顶板加固

目前，我国的煤层破碎顶板注浆加固技术主要分为煤矿井下巷道围岩注浆加固和采煤工作面顶板注浆加固两类。巷道围岩加固注浆是在巷道掘进开挖之前对巷道围岩松软破碎区段采取打超前钻孔预注浆进行围岩加固，以及在巷道、井筒、水泵房、变电所等地下工程掘砌后采用注浆锚杆加固围岩的后注浆法，该注浆法多用水泥浆单液静压注浆。采煤工作面顶板注浆加固是在采煤工作面过断层、构造带等顶板破碎区时，采取直接对煤层顶板注浆加固的注浆法；采煤工作面顶板预注浆加固是在采煤工作面过断层、构造带之前，预先对破碎顶板进行注浆加固；该注浆法的主要目的是加固煤层顶板，提高顶板的整体稳定性并形成完整的承载结构。

（一）巷道围岩注浆加固

巷道注浆流程包括止浆墙设计施工、注浆方式选择、注浆孔布置、注浆孔施工、注浆施工、注浆效果检查与评价等。巷道围岩注浆加固一般选择预留止浆煤（岩）柱方式；采用放射状或扇形孔布置；注浆施工包括注浆站设置、注浆工序、注浆参数（压力、注入量、扩散半径和孔数等）确定、扫孔和复注等；注浆加固效果检查和评价包括加固效果检查（钻孔和巷道开挖）、加固效果评价（钻孔和开挖后岩层）两项。

本次调研中，山西中煤东坡煤业有限公司9号煤层93胶运大巷在掘进至断层破碎带前，进行了巷道围岩注浆加固，效果显著。

1、工程概况

/ 17

山西中煤东坡煤业有限公司井田面积4.6km2，核定生产能力210吨/年，开采石炭系上统太原组4-

1、9号煤层，采用斜井分水平联合开拓方式。2013年5月，在4-1号煤层三采区43胶运巷掘进施工中遇到一条与巷道斜交落差20米的逆断层，顶板破碎严重，并在顶板破碎带采取双11#工字钢棚补强支护后继续向前掘进。掘进工作面底板标高1054.6m，煤层直接顶为粗砂岩，厚度7-8m，伪顶为泥岩，厚度0.5m，支护形式为锚网支护，20天后双工字钢棚顶梁严重弯曲下沉。2013年9月，在43胶运巷下方的9号煤层三采区93胶运巷，掘进施工至该断层前35m时，采用巷道围岩注浆加固技术对掘进工作面前方断层破碎带进行预注水泥浆加固。2、4-1号煤层43胶运巷工字钢棚变形原因

4-1号煤层43胶运巷煤层顶板为0.5m厚泥岩伪顶和7-8m粗砂岩直接顶，底板为泥岩-细砂岩，泥岩中混有高岭土及少量蒙伊混合物，这些黏土矿物遇水软化、泥化、膨胀；破碎带断层为落差20m的张扭性逆断层，可将煤系地层中的砂岩裂隙水导入断裂带中，煤层泥岩伪顶中含有膨胀性黏土矿物产生的膨胀力是工字钢棚剧烈变形的重要原因，泥岩遇水软化、泥化引起流变和重力变化又加剧了顶板失稳。3、9号煤层93胶运巷破碎顶板注浆加固

9号煤层93胶运巷掘进工作面直接顶为细砂岩，厚度3-4m，伪顶为泥岩，厚度0.45m，底板为泥岩-细砂岩互层，厚度5-6m，底板标高994.4m，9号煤与4-1号煤层间距为60.2m，支护形式为

/ 17

锚网支护。通过对各种注浆方案对比分析，选择水泥浆单液静压预注浆技术对破碎顶板进行加固。

1）注浆材料：选用P.O42.5普通硅酸盐水泥，水灰比3:1，三天可达设计强度的70%，一个月后强度可提高15%～40%；注浆终孔压力为2.5MPa，扩散半径6-8m；设计注浆量为3吨水泥，每个钻孔要反复注浆，直至反水出现水泥或压力不再增加。

2）注浆设备：选用2TGZ-2型注浆泵，配套248L搅拌桶；选用ZLZ-400型钻机，开孔孔径φ133mm，打钻孔径φ131mm，注浆孔径φ55mm；配套φ89mm无缝钢管套管，高压法兰、高压球形阀门、快速接头（连接高压管）。

3）注浆设计：根据9号煤层的力学性质和裂隙发育情况、最大注浆压力、巷道断面大小以及止浆材料强度等，预留30m止浆煤柱（图1），在使用前打钻孔探测断层破碎带的准确距离和位置。选择扇形注浆孔（图2）注浆，采用分段前进的注浆方式，分段长度（3-8m）根据冲洗液漏失量确定。

/ 17

4）施工工序：表孔→钻孔→钻孔检查→安装注浆管及封孔部件→封孔→准备浆液→开泵注浆→凝固→检查注浆质量→验收，具体施工时应控制流量、注浆速度，通过风路阀门调节出浆量，控制出浆压力，防治浆液从煤壁外溢。

5）安全措施：注浆前认真检查注浆机具，保证注浆泵、搅拌机、混合器、孔口装置、管路及测试仪表的正常运转和使用可靠，要有备用注浆泵，备齐活塞、缸套、拉杆等易损件；注浆前先进行压水试验，试验压力应大于1.5倍的注浆终压，并保持15min不泄压，试验结束后，在不停泵的条件下开始注浆；在钻孔施工中如有卡钻现象，应先注高浓度浆，经检查合格后进行压水试验；注浆浆液浓度先稀后稠逐级加大，并坚持连续注浆，防治跑浆；严格控制注浆压力，在破碎岩层中注浆压力不能过高（小于4MPa）；停泵时及时关闭孔口阀门，防治倒浆；尽可能利用后期孔作为前期孔的检查孔，符合标准后即可向前掘进。

（二）采煤工作面顶板注浆加固

采煤工作面顶板注浆加固技术主要用于采煤工作面顶板破碎、易漏顶或过断层构造带等。在考虑经济效益和注浆可靠性前提下，8 / 17

多采取直接在煤层破碎顶板注浆加固技术，预注浆技术采用较少。本次调研中，冀中能源峰峰集团云驾岭矿采用了回采工作面预注化学浆技术，取得了较好效果；冀中能源峰峰集团梧桐庄矿采用了预注水泥浆技术，因未验证其有效性和可靠性，无法评价注浆效果。

实例A：云驾岭矿综采工作面预注化学浆技术

1、工程概况

冀中能源峰峰集团云驾岭矿2号煤层12114综采工作面地质条件复杂，断层多，地压显现强烈。该工作面煤层走向SN，向正东倾斜，倾角21°，平均煤厚3.6m，含0.1-0.3m的粉砂岩夹矸；煤层直接顶为灰黑色粉砂岩，厚3.5-15m，局部含0.5m厚泥质粉砂岩伪顶，底板为灰黑色粉砂岩夹薄层细砂岩，厚2.0m。根据相邻12112综采工作面地质资料，有F12、F42、F31、F22等断层穿越12112及12114两工作面，12112综采工作面推进至构造区域煤层及顶底板破碎、松散，局部漏顶严重。12ll4综采工作面于2006年底准备完成，2007年初开始回采，2008年上半年，工作面推进到构造区，顶板破碎严重。同年5月初开始对工作面副巷进行注浆，共完成工程量约480米，喷浆范围1l00m2，注浆加固范围14400m2；通过对综采工作面破碎顶板范围采用高水材料注浆加固，良好地固结了破碎顶板，保障了综采工作面的生产安全。

2、注浆材料

根据煤岩层受断裂构造破坏的特征，采用中国矿大研制的新型高水材料，高水材料为双液化学浆，其固结体具有亲水性，固结体

/ 17

破裂后具有再胶结性能，以满足工作面破碎顶板注浆加固的要求。双液注浆系统包括注浆泵、搅拌桶、混合器、连接管路与阀门接头等。高压混浆管长度为5m，水灰比为4:1～5:1，该比例在施工中可根据顶板破碎情况适当调整。

3、工艺流程

工艺流程包括注浆前的运料、拌料、打眼、封孔及注浆系统检查；注浆过程中的注浆泵操作、浆体配制、堵漏、压力监控；注浆结束后的管路与混合器清洗、泵站移动、注浆材料设备零部件清点与交接等。注浆工艺设备配置如图3所示。

4、注浆方案

在工作面副巷超前工作面位置至少20米进行注浆加固。首先，在原有锚网梁支护巷道内进行喷浆支护，尤其在副巷下帮侧要严格保证喷浆厚度及质量，设计喷浆厚度为100mm；其次，对工作面副巷下帮侧浅部注浆，注浆深度3-5m，注浆孔在工作面煤壁及副巷下帮侧各布置三排，排距0.8米，间距1.5m，五花布置；第三，采用75型钻机、JB1000型搅拌机对综采工作面内破碎顶板深部注

/ 17

浆，注浆孔深30m，沿副巷布置一排间距10m的注浆孔，注浆深度随着破碎顶板的分布范围而变化，依据注浆压力与钻孔返浆判断是否停止注浆。

5、安全措施

确保注浆材料的存放、配比及搅拌质量，采用效果良好的布袋封孔方法，保证煤体表层喷浆和浅部注浆质量；确保注浆孔布置的参数及终孔层位，使副巷下帮侧5-10m段煤岩层注浆能有效封堵漏浆通道；确保深部终孔层位处在破碎顶板范围内；利用后期孔作为前期孔的检查孔，若打检验孔卡钻现象，利用检验孔进行再注浆。

实例B：梧桐庄煤矿综采工作面预注水泥浆技术

1、工程概况

冀中能源峰峰集团梧桐庄煤矿生产能力400万吨/年，井田面积39.6km2，地质条件复杂，地质构造以褶曲断层为主，陷落柱较多；矿井正常涌水量330m³/h，最大涌水量1050m³/h。2号煤层182402综采工作面于2010年底圈定，工作面走向长1200m，倾向长150m，顺槽断面面积13m2，平均煤厚3.0m，煤层顶板为粉砂岩或中细砂岩，易垮落破碎，底板为粉砂岩，F1断层（正断层，落差6-8m）自两顺槽贯穿工作面，工作面顺槽采用锚网索支护，顺槽揭露点顶底板破碎，地压显现较明显。为了确保182402综采工作面顺利推进，对该工作面断层破碎带采取了预注水泥浆技术。182402综采工作面过断层时，煤层顶板节理、裂隙发育，地压显现较弱；因注浆后没按要求取芯，虽未发生漏顶，却无法验证加固效果。

/ 17

2、注浆工艺

选用P.O42.5普通硅酸盐水泥，水灰比3:1，选用BW320型注浆泵2台，选用全液压MKD－5S型350钻机2台，钻孔开孔直径φ110mm，下外径φ108mm，终孔（注浆孔）直径φ75mm；配套无缝钢管套管，高压法兰、高压球形阀门、快速接头和高压管。

3、注浆设计

分别以182402综采工作面回风顺槽和运输顺槽F1断层的两个揭露点为中心，向顺槽两侧各延伸20m，在原有锚网索支护巷道内喷浆，喷浆厚度为100mm（有效封堵漏浆通道）；依据单孔扩散半径15-20m的原则，在两顺槽F1断层穿过段（100m）布置注浆孔（图4），每条顺槽布置两组注浆孔，共四组，注浆范围覆盖断层穿过部分；每组钻孔间距50m，孔口距煤层顶板2.2m，孔深6-80m，仰角5-45°，每组3个钻孔，共设计12个钻孔，进尺900m。注浆深度随着工作面破碎顶板的分布范围而变化，依据注浆压力与钻孔返浆判断是否停止注浆。

/ 17

4、施工工序

钻孔→封孔→管路连接及试运转→备料→配料、搅拌→注浆→冲洗→下一个加固区钻孔（图5），每个钻孔注浆结束应进行注浆质量检查和验收，不合格的要复注。

5、成本核算

182402综采工作面预注水泥浆加固破碎顶板，施工巷道喷浆长度80m，面积1040m2，完成钻孔工程量990m，注浆加固范围24000m2，使用P.O42.5普通硅酸盐水泥29吨。按照井下钻孔（孔径φ108mm）进尺计价400元/m，人工、材料及设备折旧费（以注浆水泥使用量计价）约350元/吨，注浆费用由钻孔工程和注浆水泥使用量两项构成，计40.6万元（990m×400元/m＋29吨×350元/吨）；巷道喷浆单价800元/m（以断面面积13m2的延长米计价），喷浆费用为6.4万元（800元/m×80m）；本次182402综采工作面预注水泥浆加固破碎顶板费用共计47万元。

6、经济效益分析

根据梧桐庄煤矿2号煤层182402综采工作面破碎顶板预注水泥浆加固经验，结合磁窑沟煤矿10-2号煤层10103综采工作面破碎

/ 17

顶板（马丽散）注浆加固实际情况，应用类比法对两种注浆工艺进行经济效益分析，结果如下。

1）马丽散注浆加固

磁窑沟煤矿10-2号煤层10103综采工作面破碎顶板注浆加固，是在综采工作面煤壁预先控制顶板后进行注浆孔施工，钻孔沿煤层顶板布置（图6），使用专用风钻打眼、专用封孔器封孔，孔口沿煤层顶板布置，孔径42mm，间距3-6m，孔深3-5m，仰角30-45°，注浆深度1m；该注浆法使用专用注浆泵（图7），通过注浆泵的高压力使按比例混合后的化学浆注入破碎顶板，注浆压力2-5MPa。

磁窑沟煤矿10-2号煤层10103综采工作面注浆加固范围约80000m2，人工、设备折旧及材料费（以马丽散使用量计价）单价

/ 17

27000元/吨，本次注浆使用马丽散共计80吨，10103综采工作面马丽散注浆加固费用总计216万元（80吨×27000元/吨）。

2）预注水泥浆加固

依据磁窑沟煤矿10-2号煤层10103综采工作面的井巷工程特点和断层影响情况，比照梧桐庄煤矿2号煤层182402综采工作面破碎顶板预注水泥浆加固工艺，对磁窑沟煤矿10-2号煤层10103综采工作面进行破碎顶板预注水泥浆加固成本核算，结果如下。

磁窑沟煤矿10-2号煤层10103综采工作面进行破碎顶板预注水泥浆加固施工，预计巷道喷浆长度100m（分别以两顺槽断层揭露点为中心，向两侧外延25m），喷浆厚度100mm；设计8组钻孔，每组3个孔（图8），预计完成钻孔工程量2400m，使用P.O42.5普通

硅酸盐水泥96吨。按照井下钻孔（孔径φ108mm）单位进尺计价400元/m，以及人工、材料及设备折旧费（以注浆水泥使用量计价）单价约350元/吨，注浆费用由钻孔进尺和水泥使用量两项组成，计99.36万元（2400m×400元/m＋96吨×350元/吨）；巷道喷浆单价1200元/m（胶顺、回顺断面面积为3.7m×5.4m、3.7m×5.2m，15 / 17

依据断面面积19-21m2的延长米计价），喷浆费用为12万元（1200元/m×100m）；预计本次预注水泥浆费用共计111.36万元。

磁窑沟煤矿10-2号煤层10103综采工作面马丽散注浆加固费用为216万元，预计采用预注水泥浆加固费用约为111.36万元，磁窑沟煤矿10-2号煤层10103综采工作面煤层破碎顶板采用预注水泥浆加固可节约资金104.64万元。

五、结论与建议

（一）结论

本次调研结果表明，近年来，针对煤矿综采工作面破碎顶板加固这一课题，中煤水文地质局、山西省煤炭地质水文勘查研究院、太原煤炭设计院等科研设计单位着重于化学浆加固技术的研究与应用，冀中能源、同煤集团、中煤等所属各煤炭企业因注重生产计划的完成以及综采工作面顶板破碎程度的不确定，多采用化学浆加固技术；综采工作面破碎顶板预注水泥浆技术仅在冀中能源峰峰集团梧桐庄煤矿应用。通过成本分析，该项技术经济效益明显，但其可靠性未经验证。采取预注水泥浆技术进行巷道围岩加固在山西中煤东坡煤业有限公司得到有效应用，注浆加固效果显著，成本低、效益好，技术成熟，工艺安全可靠。

（二）建议

综采工作面破碎顶板预注水泥浆加固技术，理论完善，工艺成熟、安全可靠、经济有效，应用较少的根本原因在于综采工作面顶板破碎程度的不确定性。断层构造带对煤层顶板的破坏程度有多

/ 17

高、地压显现如何、横向纵向影响范围有多大、以及破碎带的节理裂隙发育情况等在被揭露前，利用目前的勘测手段都难以查明。

目前煤炭市场低迷，煤炭价格持续走低，煤炭生产企业面临巨大的成本压力，在一个相当长的时期内，降低煤炭生产成本势在必行。所以，在今后的煤炭生产过程中要充分利用各种科技手段和地质资料（例如，一条断层同时贯穿相邻的两个回采工作面，后一个工作面可以依据前一个工作面对断层破碎带的揭露情况来选择注浆方法），尽可能地查明回采工作面内断层破碎带的各种特征参数，应用预注水泥浆加固技术。

巷道围岩预注水泥浆加固技术成熟，工艺简单，安全可靠，效果显著，成本低廉，可以作为一项成熟的技术储备。

2014年6月17日

/ 17

第二篇：顶板碳纤维加固处理方案

桃花源居1#楼302室顶板加固处理方案

一、施工原因：因桃花源居1#楼302室室内内顶板处管线较多且较密，故在顶板砼浇筑过程中，出现蜂窝的质量缺陷，导致局部砼脱落，现提出以下处理方案。

二、工艺过程：基底处理→抹比原砼强度高一等级的水泥砂浆→涂底胶→粘贴碳纤维→保护。

三、施工技术要点：

1、昆凝士表层出现蜂窝劣化现象的部位凿除，用风机将混凝土表面清理干净，冲水湿润。

2、用比原砼强度高一等级的水泥砂浆（内掺108胶）抹压密实。

3、待水泥砂浆干透后，涂刷底胶，按配合比主剂：固化剂=

3：1配置底胶。待胶固化后再进行下一工序施工。

4、粘贴碳纤维布，在确定所粘贴部位无误后，用特制工具反复沿纤维方向滚压，去除气泡，并使粘结胶充分浸透碳纤维布，并用刮板刮涂碳纤维布表面粘结胶，使之均匀。第二层粘贴应重复上述步骤，待碳纤维布表面指触干燥方可进行下一层的粘贴。

5、在碳纤维布的表面均匀涂抹粘结胶。用特制工具反复沿纤维方向滚压，并刮板刮涂碳纤维布表面粘结胶，使之均匀。第二层碳纤维布的表面均匀涂抹粘结胶

用工具反复沿纤维方向滚压，并用刮板刮涂碳纤维布表面粘结胶使之均匀。

6、碳纤维布沿纤维方向的搭接长度不得小于200mm。

7、保护

加固后的碳纤维布表面采用抹灰并批腻子进行保护。

四、检验与验收

施工前应对材料性能进行检验，以保证工程质量。粘贴碳纤维片材的各工序隐蔽工程均应进行检查，合格后方可进行下一道工序的施工以保证工程的安全。施结束后的现场验收以评定碳纤维布与混凝土之间的粘结质量为主，用小锤等工具轻轻敲击碳纤维布表面，以回音判断粘结效果。如出现空鼓等粘贴不密实的现象，应采用针管注粘结胶的方法进行补救。

桃花源居1#楼302室

顶

板

加

固

处

理

方

案

建筑置业有限公司

文档内容仅供参考，如果您需解决具体问题，建议您详细咨询相关领域专业人士。

第三篇：第十一集 煤层顶板灾害及应急措施

第十一集

煤层顶板灾害及应急措施

（电视专题片解说词）

顶板灾害是煤矿最常见、最容易发生的事故。我国煤矿90%以上是地下作业，而在煤矿五大灾害中，无论发生次数还是死亡人数，顶板事故均居煤矿各类事故之首。所以认识煤矿顶板事故、掌握煤矿顶板事故的规律、控制煤矿顶板事故隐患、预防煤矿顶板事故的发生是煤矿安全工作的重要内容，最大限度避免顶板事故给矿工带来的伤害。

【背景：现场画面】提升机在运转提升煤炭——罐车在巷道内行走——掘进头上的矿工在支护——采区运输机在运转——采煤工作面上采煤机的滚筒在转动破煤。

字幕：据统计，1949年至2003年，全国煤矿顶板事故死亡人数占各类事故总死亡人数的37.11%。2005年，我国煤矿发生顶板事故1768起，死亡1995人，煤矿顶板事故死亡人数占煤矿事故总死亡人数的33.3%。世界主要产煤国家统计资料表明，煤矿顶板事故总数占井下事故的50%。矿工朋友们应增强安全意识，认真对待。

煤矿顶板事故案例一：（图片）

2005年3月28日零时，山西省大同市同煤集团塔山矿井1070辅运巷在维护过程中，突发顶板垮落事故，死亡11人。煤矿顶板事故案例二：（图片）

2006年4月10日凌晨4时左右，山西省乡宁县谭韩煤矿，井下工人在进行放顶作业时，采煤工作面发生顶板塌陷事故。死亡7人，伤4人。

那么，顶板事故有哪些类型？产生的原因及其征兆是什么？我们又该采取什么措施去预防呢？ 字幕：

一、什么是顶板事故。

顶板事故是指在地下采煤过程中，由于围岩破坏、支护失效而引起顶帮跨塌等原因造成的人员伤亡、设备损坏或中止生产的事故。

字幕：

二、顶板事故的分类。

煤矿的顶板事故，按冒顶范围可分为局部冒顶和大面积冒顶。

1、局部冒顶。

采煤工作面的局部冒顶事故经常发生在附近煤壁处、采煤工作面两端、放顶线附近及构造带附近；巷道掘进局部冒顶主要发生在掘进工作面迎头处、巷道维修更换支架处及巷道交岔处。

2、大面积冒顶。

它包括老顶来压时的压垮型冒顶、厚岩层难垮引发顶板大面积冒顶、金属网下大面积推垮型冒顶、复合再生顶板条件下推垮型冒顶，直接顶导致的压垮型冒顶、坚硬顶板条件下因控顶距不当引起的大型冒顶。

字幕：

三、顶板事故发生的原因

1、违章指挥、违章作业。从全国历年发生的顶板事故来看，有五分之四以上是由于违章指挥、违章作业引发的。煤矿的部分干部、职工，存在侥幸心理，麻痹大意，图省事、轻安全、重进尺、重产量。不执行或不了解《煤矿安全规程》、《作业规程》和《操作规程》，空顶作业，缺梁少柱，迎山不够，初撑力不够及进入采空区扒煤，导致煤矿顶板事故时有发生。

案例：（图片）2006年4月19日6时10分，贵州省兴义市雄武乡富兴煤矿在工作面开切眼掘进头发生顶板事故，造成3人失踪。

2、煤矿工程质量低劣。

从对顶板事故的分析来看，很多事故是由于工程质量低劣造成的。有的矿工认为采掘工作面支护是临时的，即使支护再好，一回柱什么都看不见了，费那么大劲没有用。因此，习惯于“眼睛当线，镐把当尺”的老一套，对待工程质量马虎大意，满不在乎；有的支架长期不检修，承载力达不到设计要求；有的支柱规格小，间距大，不“穿鞋”、“戴帽”，达不到应有的支护效果；有的工作面没有质量检查验收制度，或检查验收制度执行不严，致使采掘工程质量放任自流；

案例：（图片）2000年10月21日，江苏省徐州矿业集团夹河矿掘进一队在2424运输机道掘进过程中，迎头发生冒顶事故，死亡1人。

该巷道位于—600m水平2424工作面，拱型支护，净宽为3.6m，净高为2.6m，棚距为0.7m，迎头在放完第一茬、第二茬炮后仅支护一架棚子，迎头未使用措施规定的临时支护设施（吊环式撅顶道、打安全点柱），只有一根4.2m长的2寸管子当作撅顶道，施工时没有认真执行敲帮问顶制度、找掉离层危岩，迎头无安全点柱，工程质量不合格酿成事故。

3、技术管理工作薄弱。

矿工不了解顶板事故发生的前兆，不采取预防顶板事故的有效措施。

案例：（图片）2006年3月20日上午11时许，陕西省汉中市镇巴县水磨沟煤矿发生冒顶事故，巷道顶板塌陷，造成5名矿工遇难。

据分析，技术管理往往在以下三个关键环节被忽略而产生隐患。

一是采煤工作面初次放顶，遇有断层或破碎带。二是采煤工作面的上下出口处。

三是掘进工作面爆破时，采掘规程没有相应的行之有效的技术措施。

4、技术装备落后。

许多煤矿采掘工作面使用摩擦金属支柱或木支柱，初撑力小，不稳定，回柱采用人工作业，没有或缺乏对巷道围岩的监测和预报。

字幕：

四、顶板事故发生的预兆。

一般情况下，煤矿冒顶事件均有预兆。其预兆有以下几种。

1、片帮。（图片）

冒顶前煤壁压力增大，变得松软，片帮煤比平时增多。

2、响声。（图片）

当顶板岩层下沉、断裂、顶板压力急剧增大时，木支柱会发出断裂声，然后出现折梁断柱现象。

3、掉碴。（图片）

顶板断裂出现掉碴现象，并且掉碴现象越来越明显。

4、裂缝。（图片）

顶板出现新的裂缝或原裂缝加深加宽。

5、漏顶。（图片）

破碎的伪顶或直接顶在大面积冒顶前，往往因伪顶不严和支架不牢出现漏顶现象。如不及时处理，将使棚顶托空、支架松动、岩石冒落，极有可能形成大面积冒顶。

6、离层。（图片）

顶板将要冒落之前，会出现离层现象，敲击时产生空响。因此，每位矿工进行采掘工作时，要多观察多总结，熟悉冒顶预兆，预防事故发生。

有经验的老矿工师傅，总结了预测冒顶危险的方法：（图片）

一是木楔法：在顶板裂缝打入小木楔，过一段时间，如果发现木楔松动或夹不住了，说明裂缝扩大，顶板有冒落的危险。

二是敲帮问顶法：用手镐或钢钎敲击顶板，声音清脆响亮的表明顶板完好，发出“空空”声音的，表明顶板岩石已离层，一定要及时把离层的岩块敲下来。

三是震动法：右手持凿子或镐头，左手指尖扶顶板，用工具敲击时如感到顶板震动，表明岩石分离，有冒顶隐患。

字幕：

五、预防煤矿顶板事故的措施

（一）、采煤工作面冒顶事故及事故预防。

1、压垮型冒顶。（图片）

压垮型冒顶是因工作面支护强度较小，或顶板来压引起支架大量压坏而造成的冒事故。一般是开采坚硬顶板的煤层时产生的，危害极大。

预防措施：提前强制爆破顶板，或采取注水等方法软化坚硬岩层；另外，应加强实地监测顶板活动，提高预测预报水平。

2、漏垮型冒顶。（图片）

漏垮型冒顶是在破碎顶板条件下，先在工作面支架的空挡或煤壁外发生漏顶，由于没有得到及时有效的控制，漏顶范围扩大，支架失效而造成大面积冒顶。

预防措施：减少顶板暴露面积和缩短顶板暴露时间，如及时挂梁、及时打柱，顶板背严背实，减少放炮对顶板的震动破坏。

在液压支架工作面，采高较大时，选用带护帮装置的架型，采用带压移架法等。

3、推垮型冒顶。（图片）

推垮型冒顶是因水平推动作用，使工作面支架大量倾斜而造成的冒顶事故，通常发生在由下软上硬岩层构成的复合顶板条件下。

预防措施：一是采用伪斜工作面。二是掘进运输平巷或回风平巷时，不破坏复合顶板。三是控制采高，使顶板冒落后能超过采高。四是提高支架初撑力。

4、采煤工作面局部冒顶。（图片）

一是采煤工作面两端的冒顶：

为防止工作面两端发生冒顶，在机头机尾处采用四对一梁三柱钢梁抬棚支护，十字顶梁或双楔铰接顶梁支护，在工作面与巷道相连处，才用抬棚支护。综采工作面，采用端头支架。巷道支架采煤共组面超前支护20m。

二是靠近煤壁的局部冒顶：

应及时支护悬露顶板，采用正悬臂交错顶梁支护，炮采时控制装药量及炮眼角度，避免崩倒支架；煤层片帮时，采用掏梁窝超前支护。

综采工作面，割煤机应及时探出伸缩梁，及时擦顶带压移梁。

三是放顶线附近局部冒顶：

要在大块岩石范围内采用木垛加强支护，如岩石太大，应延长控顶距；单体支柱工作面大块岩石范围内，以木支柱代替支护，等大块岩石都处在放顶线外的采空区时，再用绞车回木支柱。

四是地质破碎带附近的局部冒顶：

预防措施：在构造带（如断层等）设木垛加强维护，同时在迎着岩块可能滑落的方向，支设戗棚或戗柱；过断层需挑顶或卧底时，应浅打眼，少装药，放小炮。过断层挑顶时，木柱要穿鞋，卧底时，顶煤处应刹严背紧。在地质破碎带，无论是直接采过去或是开切眼穿过，一定要加强支护。

（二）、巷道冒顶事故预防。

煤矿巷道冒顶主要发生在掘进工作面迎头处、巷道维修更换支架处和巷道交岔处，其预防措施有：

1、掌握地质资料，摸清地质构造及顶板结构，岩性变化及水文地质情况，分析掘进工作面巷道冒顶因素。

2、严格顶板安全检查制度，坚持进行敲帮问顶，发现活岩和散岩应及时处理。

3、提高支设质量，保证初始工作阻力，锚杆支护时应检查锚固拔拉力。

矿工在井巷维修与冒顶处理时，要按“先外后里、先支后拆、先上后下、先近后远、先顶后帮”的要求进行。

先外后里，是指维修巷道或处理某一处冒顶时，要先处理离安全出口近的那一头，由此逐渐向前处理，再处理最里边的巷道，直到巷道全部处理维修完毕。【现场实景或画面显示】：矿工在处理一段巷道，因巷道失修，作业人员由外向里进行。

先支后拆，是指在更换巷道支护时，在拆除原有支护前，要先加固临近支护，拆除原有支护后，及时除掉帮顶活动岩石，架设永久支护。特别要注意的是，在更换失修巷道柱腿时，要先打好立柱或架抬棚，再拆去旧柱腿，换上新柱腿。

【现场实景或画面显示】：矿工作业情况。

先上后下，是指在倾斜的巷道内处理铆钉或维修支护时，要沿倾斜的巷道由上而下进行。当倾斜巷道倾角大于150时，还要有防止矸石、物料滚落和支架倾倒的安全措施。

【现场实景或画面显示】：矿工作业情况。

先近后远，是指同一条巷道有几处需要维修和进行冒顶处理，要先处理距安全出口较近的那一段，然后依次向巷道里面进行。

【现场实景或画面显示】。矿工作业情况。

先顶后帮，是指在处理程序上，应该先维护和支撑顶板，然后再维护两帮。

【现场实景或画面显示】。矿工作业情况

煤矿巷道冒顶，有很多处理方法，矿工总结了许多好的经验。当巷道冒顶范围很小时，可采用直接支架法，如先扒两帮矸石、支立棚腿、上梁架棚、刹顶背帮，然后清理矸石；当巷道冒落高度较大时应采用木垛支护，先在冒落矸石上打木垛，再在木垛掩护下清理煤、矸，支设支架。为保证安全，处理冒顶时，支护工作应在冒落较稳定后进行。

字幕：

六、煤矿冒顶事故矿工自救、互救方法：

发生冒顶事故，矿工要掌握正确的自救，互救方法，避免伤亡事故，控制冒顶事故造成的损失。

字幕：

（一）采煤工作面冒顶时的自救、互救方法。（图片或图像演示）

1、掌握采煤工作面发生冒顶事故的征兆。矿工观察到冒顶征兆时，如果不能采取有效的安全措施避免顶板冒落，应快速离开危险区，撤退到安全地点。

2、突发冒顶时，矿工要立即靠煤帮贴身站立，或到木垛处避险。从采煤工作面发生冒顶的实际情况来看，顶板靠煤壁冒落或压垮木垛是很少见的。发生冒顶时，如果矿工来不及撤退到安全地点，应选择靠煤壁或木垛站立，合理避灾。

3、冒顶压埋矿工后，遇险矿工可采用呼叫、敲打的方法，如敲打物料、岩块；有可能发生连续冒顶时，只能呼叫不能敲打，防止震动引发连续冒顶。

冒顶对矿工的伤害，主要表现为砸伤、掩埋和隔堵。遇险矿工发出的呼救信号，要有规律而且连续，便于营救人员根据呼救信号，准确的掌握遇险矿工的位置、人数和伤险情况，采取可靠的营救措施。

遇险矿工要积极配合营救工作，被压埋的矿工，不能采用剧烈挣扎的方法避险。因为剧烈挣扎会使被压埋人员周围的煤矸、物料失去暂时的平衡，导致新的冒落，反而不能脱险。

正确的避险方法是：在遇险地点有组织的维护好自身安全，构筑脱险通道配合外部的营救措施，保存体力，保持镇定，为成功脱险创造良好条件。

字幕：

（二）巷道冒顶时的矿工自救、互救方法。（图片或图像演示）

1、如果遇险矿工被大块岩石压住，要采用液压起重器或千斤顶等工具，把大快岩石顶起，将人救出。

如果矿工在冒顶事故中有砸伤或骨折，应先将骨折处作临时固定，如有伤口出血，应把矿工运到安全地点，立即止住伤口出血，缠上绷带。如果伤口有煤渣，千万不能水洗，也不可用脏布包扎。急救后，要尽快送达地面，转送医院治疗。

遇险矿工在独头巷道被冒顶事故堵在里面后，要正视灾害，不可惊慌失措。应主动听从班队长和有经验的老矿工指挥，减少体力消耗，有计划的使用饮水、食品、矿灯，静卧等待救援。

2、矿工遇险被困独头巷道时，如果有电话，要马上用电话向有关部门汇报冒顶情没有电话时，应敲击巷道的钢轨、管道或稳定的岩石，有规律的发出连续呼救信号。

3、视灾害情况，维护加固冒落巷道和矿工躲避地点的支架，防止冒顶事故扩大，保证避灾安全。如果巷道内被困地点有压风管，要打开压风管，输送新鲜空气，稀释、冲淡可能的局部瓦斯。通风时，矿工要注意保暖。

矿工朋友们，煤矿顶板事故虽然危害很大，但事故的发生往往有其规律性，有其发生的预兆。只要我们总结经验，坚持矿压观察和观测，应用先进的支护技术，选用合格的支护材料，煤矿冒顶事故就一定能得到控制和避免。

提高安全意识，预防煤矿事故发生。

第四篇：注浆加固汇报——煤矿防治冲击地压

母杜柴登矿注浆补强加固情况汇报

1.基本情况：

1.1简介

母杜柴登矿井首采工作面为30201综采工作面，开采3-1煤层，煤层厚度2.9～6.22m，平均厚度5.21m。工作面走向长度为3417m，倾向长度为241m，设计采高4.75m，沿顶、底进行回采。采用双巷布置，煤柱为19.4m。30201首采工作面主切眼于2014年7月26日贯通，2016年12月首采面开始试生产。按照设计，服务30201和30202两个工作面的首采面辅运顺槽，从掘进到30202工作面回采完毕，服务年限达6年左右。1.2工作面来压情况：

30201工作面自2016年12月2日开始生产，至12月22日，工作面推进至48.8m时，工作面初次来压。

2017年1月2日，当工作面推进至78m时（机头81m、机尾74m），发生第一次周期来压，即第一次周期来压步距 30.8m，来压持续到92m左右。

2017年1月6日，当工作面推进至104m时，发生第二次周期来压，第二次周期来压步距为26m，来压持续到110m左右。

1.3外巷巷道受初次来压和周期来压显现情况

辅运巷：初次来压后矿压显现明显。来压前后对比如图1、2所示

图1：辅运巷来压前

图2：辅运巷来压后

回风巷：2#回风巷推采到第一次见方后开始来压，显现剧烈。来压后帮、顶部如图3、4所示：

图3：回风巷来压后帮部变形

图4：回风巷来压后底板变形

2.目前采取的注浆加固补强巷道情况

由于开采煤层上方赋存有特厚坚硬顶板，在工作面周期来压基本顶破断，以及上覆关键层破断时，会引起采场附近大的扰动。母矿开采的煤体本身比较坚硬，脆性较强，在围岩震动时极易破碎出现裂隙，引起巷道围岩的初次支护结构破坏，支护能力大大降低。特别是煤层顶板上部还赋存有大的含水层，比如辅运巷14#联巷冲刷段，巷道顶板出现淋水。不断加大的淋水量说明顶板的裂隙受淋水的冲刷越来越大，围岩的裂隙越来越多，也使一次支护的由锚网、锚索形成的支撑结构的整体性越来越差，锚索、锚杆的工作阻力大大降低。

为解决巷道受动载引起的支护能力大大降低的难题，保证辅运巷在要求的服务年限内有足够的断面满足安全生产需要，矿上联合有关合作方在井下实验了马丽散注浆加固补强巷道措施，取得了较好的效果

2.1采用中空锚注锚索对巷道围岩进行锚注补强加固的机理：

采用中空锚注锚索对巷道围岩进行锚注支护或补强加固，支护效果显著提高，其支护机理与树脂端锚锚索相比可通过以下三方面进行分析：

中空注浆锚索预紧后通过中空结构进行反向马丽散NS注浆，使浆液充满索体与钻孔孔壁之间的空隙，实现了由端锚变成全锚，浆液在注浆压力的作用下向巷道围岩内扩散。有以下三个作用：（1）提高了支护系统的刚度

当内部张力使围岩离层破坏时，全长锚固的锚索受力变形集中在与岩层出现变形破坏层位相对应的局部长度范围内，而端锚的锚索会在锚固端和预紧索具间的索体全长均匀变形，较全锚索变形量要大得多，因而，根据材料力学原理，对相同的岩层变形量，全长锚固所产生的支护载荷比端锚高得多。（2）提高了围岩的抗剪切能力

巷道围岩在地应力的作用下发生破坏，往往沿层面或破裂面发生剪切错动，对锚杆/锚索产生剪切作用，全长锚固加强了围岩与锚杆、锚索的力学联系，提高了围岩的抗剪切能力。（3）全长锚固安全可靠，不易卸载

端锚支护的主要作用点在两端，一端为树脂锚固段，一端为索具预紧段。其锚固强度受安装、搅拌、树脂强度等因素影响较大；当围岩矿压较大时，杆体、索体全长受拉/剪应力影响极易引起托盘孔口破裂、岩体被“压酥”而造成螺母脱丝或索具下滑、托盘处岩体破坏垮落，产生卸载，使锚杆、锚索的支护阻力降低，因而减小或失去对围岩的控制能力。而全长锚固支护时锚杆、锚索全长均与围岩锚固于一体，围岩应力主要作用于全长锚固段杆体或索体，其螺母或索具的受力较小，不易产生卸载，锚固可靠，同时通过注浆，使浆液包裹了杆（索）体，起到防腐作用。2.2马丽散有机材料加固对围岩的作用（1）充填裂隙和挤密围岩的作用

注浆浆液在泵压作用下，不但可以将相互连通的岩体裂隙充满，同时在压力的作用下还可将充填不到的节理、裂隙压缩，从而对岩体整体起封闭及挤密作用。进而使岩体的弹性模量提高，强度也相应提高。格里菲斯强度理论认为，介质内存在裂隙时，在承载时会在裂隙的端部形成拉应力集中，当拉应力达到岩体的抗拉强度时，岩体的裂缝会发展，直到岩体破裂，注浆加固后，浆液在较高的泵压作用下，将围岩内的裂隙充满固结，同时在固结过程中浆液将产生微膨胀，将对浆液无法充填的微小裂隙产生挤密作用，使裂隙端部的拉应力集中大大削减或消失，从而使巷道围岩的破坏机制发生变化，由原来的拉伸破坏转为压缩破坏。

（2）网络骨架作用

在注浆加固过程中，浆液在泵压及微裂隙的毛吸作用下通过挤压或渗透作用进入到岩体的裂隙中，待浆液固结后，以固体的形式充填在裂隙中并将破碎岩体固结，这些固化体在破碎岩体内形成了新的呈薄厚不一的片状或条状网络骨架结构，浆液结石体与破碎岩石构成两相复合体的骨架效应，从而使得破碎岩体重新成为具有较好的弹-粘性和粘结强度的均匀密实的岩体。

（3）提高了支护体的阻尼性，抗震性能大大提高

采用的马丽散注浆材料，凝固后和围岩形成的新的支护结构具有一定的弹性，提高了以较脆煤体为主的支护体的阻尼系数，在受到冲击震动时，支护体的抗震性能有很大提高。2.3井下施工情况：

注浆锚索在30201工作面辅运巷15#联巷往北目前已施工500米，施工注浆锚索2100套，马丽散30吨。

对30201工作面辅运巷顶板下沉严重破碎段区域及淋水冲刷段进行顶板马丽散NS加固，目前已对30201工作面辅运巷30201工作面辅运巷14#联巷冲刷带、20#联巷顶板下沉严重段加固完成。加固马丽散NS40吨。2.4现场效果：

综采工作面目前已回采至30201工作面辅运巷12联巷处，切顶线后至15#联巷处施工注浆锚索区域顶板来时后顶板未出现严重破碎，顶板下沉量较小。有效控制了顶板变形。在巷道淋水段注浆加固后，顶板不在出现淋水，巷道支护状况明显改善。

巷道变形监测数据

与没注浆加固巷道区段的变形对比 附注浆后的图片

3.存在的问题：

（1）由于注浆加固的巷道和一般围岩比较破碎时施工注浆加固的不同，围岩相对比较完整，母矿的煤体比较坚硬，裂隙不发育。因此要求注浆压力相对较高，对注浆材料的流动性、膨胀比、反应时间等性能参数都和马丽散的对破碎煤体加固而设计的性能参数有所不同。有必要针对本矿的情况对注浆材料的性能参数进行调整。

（2）目前注浆管的深度和封孔长度，特别是注浆锚索的封孔长度具有随意性。注浆加固的目的是提高围岩与支护材料形成的支护体机构的整体抗震性能，因此，注浆的时机（过早、过晚都不好），钻孔的布置，封孔管的深度都与普通的马丽散注浆不同，要根据具体矿井煤矿的情况具体设计，尽量使注浆材料均匀分布，最终形成弹性有机树形骨架结构提高围岩阻尼性的结果。

（3）目前对注浆压力没有量化研究，对注浆后形成的新的支护结构的厚度没有研究。（4）对注浆孔的布置没有研究，出现了单个注浆孔注浆量相差太大的现象。也必定会出现新的支护体厚度不均匀的结果。

（5）基于本技术的目的是提高围岩与支护材料形成的支护体机构的整体抗震性能，因此要研究注浆材料和目前支护材料、支护工艺的优化配合。

（6）对注浆补强后支护体抵抗冲击振动的性能没有详细研究

4.建议：

为更好的掌握有机材料加固巷道的技术特点，提高巷道围岩在抗振动冲击情况下的支护特性，有效降低冲击地压对矿井安全生产的威胁程度，提高注浆加固材料的投入的科学性，建议联系科研院所，开展“巷道弹性有机物高压注浆加固抗冲击振动技术”课题研究。拟研究的问题：

（1）目前巷道受采动影响的情况特别是围岩松动圈以及裂隙的发育情况；找到注浆加固的最合理时间段。

（2）对目前母矿的冲击地压显现数据进行分析，找到冲击时围岩的震动破坏频率区间。

（3）依据以上基础资料对注浆材料配方进行调整，以得到最好的提高围岩整体抗震性能的结果。

（4）实验室实验得出加注有机材料的合理比例。（5）制定合理的注浆加固工艺（6）优化注浆与支护技术参数。（7）制定出合理的注浆钻孔布置方案

第五篇：破碎顶板施工工艺研究的论文

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。