王 莹

(大同煤炭职业技术学院，山西 大同 037003)

1 工程背景

大同煤矿集团某矿为千万吨级矿井，8107综放工作面倾向长200 m，可采走向长2 080 m，平均煤厚18.7 m，开采深度450～535 m。开采煤层为C3～5号层，该煤层属于复合层煤层，有4～6层夹矸，煤层结构复杂，其赋存呈波浪状。工作面共布置ZZ15000/27.5/42型支架118架，配套艾克夫SL500AC型采煤机，前部刮板输送机选用卡特彼勒PF/1142型，后部刮板输送机选用卡特彼勒PF/1342型，工作面设计生产能力为1 000万t/a。

2 来压经过

8107工作面于2019年6月14日夜班21：45工作面支架显现增阻(采位头696.5 m、尾694.2 m)，压力显现不强烈，为本工作面第30次周期来压，距上次来压步距为34.8 m。工作面35～101号支架前煤壁多数片帮，片帮深度1.0～2 m，局部顶煤间隔破碎，35～100号支架已超前移架，支架立柱行程0.8～1.1 m，采空区不断有垮落响动。15日凌晨3：00～4：00，割完第三刀煤后，工作面压力显现强烈，割完第四刀煤后，约凌晨6：40，由于主井胶带事故再未开机，早班现场查看工作面情况为35～75号支架增阻明显，阻力值33～49 MPa，个别支架显示51 MPa，支架立柱小流量安全阀50%开启，立柱大流量安全阀个别开启，支架立柱下降明显。其中55～75号支架立柱剩余行程0.1～0.4 m；35～101号支架煤壁片帮明显，其中45～71号支架片帮深度达1.5～2.5 m，局部大于3.0 m；50～75号架对应前刮板输送机底鼓成上弓形，中心部位底鼓0.7 m，两边底鼓0.2 m，前刮板输送机由于底鼓而向上倾斜15～20°，致使前刮板输送机无法推移，见图1；45～75号架对应后刮板输送机底鼓成上弓形，中心部位底鼓0.6 m，两边底鼓0.2 m，后刮板输送机由于底鼓而向上倾斜5～10°，后刮板输送机前边与支架四连杆贴住，52号支架侧护板卡住后刮板输送机刮板。工作面35～101号支架对应机道顶煤较破碎，多数地点有滑面，其中70～80号支架机道顶煤破碎严重无完整滑面，因此对35～56号支架和68号支架到尾部支架全部进行超前移架，中部45～75号支架由于底鼓刮板输送机推移无法前移，支架也无法超前移架，但所有支架前伸梁已伸出，护帮板已打开；工作面40～55号支架和65～75号支架向刮板输送机头方向倾斜3～5°，支架底座和支架顶梁出现了台阶错差，错差高度0.1～0.2 m，支架底座有下陷现象。

图1 工作面片帮和底鼓现场照片

3 工作面来压原因分析

1) 工作面顶板岩性为砂岩，属于坚硬顶板，基中含砾粗砂岩和粗砂层数多，累计厚度大(10.02～13.83 m)，开采后采空区顶板不易自然垮落，悬板面积大，导致工作面压力显现强烈。

2) 本工作面对应上覆有侏罗系14号层煤柱，与本层层间距为130～135 m。本面采位700 m附近时，上方煤柱对应本面50～70号支架位置，由于上方煤柱压力传递导致工作面压力显现较强烈[1]。

3) 工作面留有0.5～1 m厚底煤，且直接底为炭质泥岩和高岭质泥岩，底板较软，抗压强度小，故工作面受压时导致支架底座下陷及前方机道和后方底板鼓起严重。

4) 工作面煤层为复合层煤层，煤层结构复杂，机采范围内的煤体疏软，煤壁受压屈服而支撑力小，易出现机道随机顶煤垮落和煤体片帮，导致支架接顶不实和初撑力较低，当工作面周期来压时，顶煤和顶板会超前煤壁而断裂、离层、破碎。

5) 工作面正处在周期来压强烈状态，而遇到了主井胶带事故(15日凌晨6：40～晚23：00时)，停止生产影响了工作面正常推进，工作面在静止状态下承受着强矿压致使工作面底板受压继续底鼓、顶板继续受压而破碎、支架受压而歪斜[2]。

4 采取措施

4.1 调整采煤工艺

1) 采用单向进刀，从尾向头割实煤，从头向尾返空刀，之后从中部向两侧推移前刮板输送机、移支架和拉后刮板输送机。

2) 在此期间只割煤不放煤，支架后插板全部升出关闭放煤口，控制煤和矸石不能进入后刮板输送机，防止后刮板输送机卡住开不起。

3) 工作面尽量整刀推进，不准随意调采，工作面刮板输送机、支架、煤壁要达到一条直线，保证工作面“三直两平两畅通”，以防工作面不正时相对滞后区域形成压力集中区而出现压架、底鼓、顶煤破碎、片帮加大等事故。

4.2 处理底鼓和推移前刮板输送机

1) 底鼓段采用人工清理的方式清理前刮板输送机下方的底煤，从刮板输送机铲煤板前方和刮板输送机挡煤板后方两侧进行清理，清理支架底座前方的底煤。

2) 使用单体支柱“戗”和“压”前刮板输送机，使用千斤顶将刮板输送机配合锚链吊起，将刮板输送机放平，放平后用单体支柱配合支架推移板推移前刮板输送机。

3) 支架推移受压被卡影响推刮板输送机时，将支架前刮板输送机连接头摘开用铁链换成软连接，必要时将推移板受压的支架稍微降下进行推移，推过后及时将支架再升紧。

4.3 处理漏顶和加强顶板管理

1) 升紧支架保证支架达到规定初撑力(25 MPa)以上。加强底鼓区域两侧的顶板管理(50号～头部和80号到尾部)，将支架前移到位，支架升紧，以防压力影响范围扩大。

2) 在工作面顶煤破碎区域，支架无法升到规定初撑力时，升架后支架高度达到3.6～3.8 m，相邻支架上下和左右不能有明显的错差，以防架间出现大量漏煤。机道顶煤破碎区域必须将支架移到位，升紧前探梁，伸出前伸梁将大块煤矸背住，以防机道顶煤大量漏下造成漏顶。升降和前移支架不能多架同时操作，必须操作一架到位一架再操作另一架。降架时要少降快拉擦顶前移，控制住机道顶煤，以防机道顶煤大量漏下造成漏顶和漏顶扩大。

3) 在工作面片帮的地点，将支架二次超前移架，伸出前伸梁，打开护帮板；片帮深大的地点，前伸梁全部伸出后还探不住煤帮，将护帮板升平护住机道顶板。

4) 在顶煤破碎和片帮处注入巴斯夫、永固S等煤体加固剂进行提前固化。注入位置先从15～35号和80号～尾部段加固两侧煤体固化，之后从两侧向工作面内部注入。工作面共注入巴斯夫约50 t，注入永固S 40 t，固化效果明显。

5) 在机道漏矸地点，用打眼爆破的方法将大块矸石破碎后，将支架升高升紧，不能将大块矸石全部放下。放炮前和放煤后用单体支柱将大块矸石顶住。

6) 做好工作面机道穿钢针、架工字钢、刹木梁等应急物资准备工作。加强矿压监测和分析，做好矿压预测和预报，提前采取防范措施。

5 结 语

8107工作面预计处理来压用时14 d，通过采取上述有力措施后，实际仅用9 d就处理完毕，期间工作面共推进了12个循环，比计划提前5 d恢复生产，技术经济效果显著。