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[摘 要]姚桥煤矿7719综放面在回采过程中，由于受f663和f627断层和工作面大倾角仰采采动压力的影响，工作面顶板破碎、煤壁大面积片帮严重。分析了7719综放工作面过f663和f627两条大断层期间所采用的一系列关键技术，通过在工作面每隔4台支架打眼注胶加固顶板破碎煤体，有效地防止了工作面漏顶、冒顶、煤壁大面积片帮事故的发生。减少了工作面支架蹬空、咬架、歪架等事故出现，保证了工作面安全顺利向前推进。总结了过f663和f627断层的一些经验，提出了过f663和f627断层需要解决的一些难题，为今后综放工作面过类似断层提供一定的借鉴经验。
[关键词]断层 注胶 加固 破碎顶板 采动压力
中图分类号：TD823 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）02-0000-01
1 概述
1.1 7719综放面综述
姚桥煤矿7719综放工作面位于东六采区，北以袁堂断层保护煤柱为界，南以东六上山为界，东为7717综放面采空区，西为7721设计综放工作面，标高-306 ～ -464m， 7煤走向長1228m，8煤走向长86m，倾向长212m，倾角7°～21°，7煤均厚5.15 m，8煤均厚4.3 m，煤炭中硬。直接顶为砂纸泥岩，厚度为1.33～3.53m/2.64m，自然抗压强度为28.3～80.8Mpa；老顶为中砂岩，厚度为13.4～16.23m/15.2m，自然抗压强度为7.5～160.1Mpa；直接底为泥岩，7煤厚度为0.1～2.6m/0.74m，8煤厚度为0.09～1.95m/1.65m，自然抗压强度为25.6～83.0Mpa。极少部分有夹矸，夹矸厚0.1～0.3m。7#、8#煤层间距0.10m～2.60m/0.74m。
该综放面实际揭露断层有6条，其中一条断层为逆断层，对回采影响较大的断层有f622∠50°H=7.0m、f627∠26°～34°H=10.0m，fL1∠45°～65°H=4.4m的正断层和f663∠35°H=9.0m的逆断层。
该综放面整体形态为宽缓向斜构造，轴部距切眼270m左右，向西倾伏，北翼倾角6°～20°，南翼倾角6°～10°。采区工作面采用走向长壁布置，单翼仰俯采，采区中部布置轨道上山、皮带上山、回风上山三条上山。该综放面采用下行通风方式布置，溜子道为回风巷，位于工作面下侧，沿7#煤层底板布置，靠上帮铺设梯子道。
该综放面安装MG400/930-WD煤机1台、工作面SGZ-800/1050型刮板输送机2部（前后各一部）
、SZZ-1000/400型桥式转载机1部、PCM200重锤式破碎机1部、DSJ-100/80/2×315型皮带机1部、ZFG-7200/18.5/32型过渡支架9台（下出口3台，上出口6台）、ZF-6200/16/28型放顶煤支架120台和ZFX-13600/18/35型超前支架2组，ZT-18560/18/32型端头支架一组2台。
煤层结构简单，具有自燃发火倾向性，煤尘煤炸指数：32.57～42.17%，具有强烈爆炸危险性。
1.2 7719综放面待解的难题
姚桥煤矿7719综放面由于受f663和f627断层和大倾角仰采采动压力的影响，顶板松散破碎严重，造成综放面大部分地段支架顶煤漏空，煤壁大面积片帮，顶煤与煤壁断开，使得该段支架蹬空，造成歪架、咬架，支架无法生根，推溜、移架极为困难。常常是刚移超前架，随着推溜又回到原位，而刚扶正、调好支架，由于一处支架歪架，往往造成大范围的歪架、咬架。而歪架、咬架事故又造成支架上方顶煤全部漏空，加上综放面无法正常生产，推进度极慢，使得漏、冒顶范围速迅向全面扩展，歪倒架、咬架也进一步加剧。综放面上下出口顶板下沉，支架被压死，上下两道底鼓帮鼓严重，巷道断面不能满足通风、运输、行人等要求，给生产带来较大的影响，严重制约推进度。恶性循环使得综放面无法组织生产，对安全也极为不利。根据上述情况，公司及矿多次组织召开会议，提出了在支架上打联锁木垛、在空顶处支架上安设防倒千斤顶、针对顶板特别破碎地段采取做超前支护、在顶板破碎地段铺设金属网并上木板、在支架前梁处打超前铁刹杆、采取调面自下而上逐步逮顶等处理措施，但通过现场施工来看，效果均不佳，不能很好的阻止顶板破碎，工作面漏顶、冒顶、煤壁大面积片帮，使得支架蹬空，造成歪架、咬架等事故发生。
2. 注马丽散胶体加固技术的原理及作用
马丽散化学胶体材料的成分：树脂材料和催化剂。马丽散胶体作用：充填围岩裂隙，加固松散煤岩体、封瓦斯孔、封水孔、支护修复，解决井壁渗水、山体漏风等问题。马丽散胶体原理：施工时，树脂材料和催化剂混合起反应生成聚合亚胶脂高分子材料，在一定的时间内发泡、膨胀，直至凝固、硬化，起到封堵作用、密封作用。马丽散树脂及催化剂具有渗透性好、粘合力强、亲水性好、固化时间短机械阻力高等特性。马丽散胶体原理：马丽散胶体的高度粘合力和良好的机械性能保持其与煤岩体产生高度粘合；良好的柔韧性可以承受采动压力的长期作用；并且具有渗透性强、抗磨、抗冲击、抗老化性能，从而起到长期稳固松散破碎顶板的作用。
3.松散破碎顶板注胶加固措施
3.1 注胶所需材料
马丽散、双液气动注浆泵、手持式风煤钻1台、钻杆、钻头、机械油、高压软管、球阀、铁丝、清水及施工工具等。
3.2 松散破碎顶板注胶加固设计方案
3.2.1 加固范围
由于受7719综放面过f663和f627断层和大角度仰采及回采采动压力的影响，应力叠加达到了峰值，造成工作面漏顶、冒顶、局部区域片帮较为严重，使得支架蹬空，从而出现歪架、咬架等事故发生。为确保有效支护顶板，决定在顶板破碎带及片帮严重区域进行压注马丽散。 3.2.2 加固施工技术要求
⑴ 压注马丽散打眼使用直径42mm的探放水钻杆施工，钻孔深度5m，封孔长度2m。
⑵ 顶板破碎带及片帮严重区域每隔4台支架施工一个钻孔，钻孔位置位于支架前梁下500mm，钻孔斜向上与煤壁呈45°夹角。
⑶ 打眼时要来回抽动钎子便于吐煤沫，以防止卡钎子，如煤帮松稣，必须将悬煤找掉后再施工，打眼过程中使用防尘管进行防尘，最大限度的降低煤尘。
⑷ 马丽散运至机尾后，由工作面溜子运至压注位置，必须做到停溜放料，停溜取料，沿途要有专人监护，发现问题及时停机处理，监护人员要躲到安全地点，放料与取料必须与溜子司机信号联系清楚。
⑸ 运输过程中必须保护好马丽散，严禁野蛮卸车及运输。
3.2.3 加固施工安全技术要求
⑴ 工作面打眼及压注马丽散前必须由专职电工将前部溜子停电闭锁，开关悬挂停电牌，并设专人看护开关。
⑵ 人员进入煤帮作业前要做好敲帮问顶工作，严禁空顶作业，进入煤壁作业时，要设专人观察顶板和煤壁，防止掉顶、片帮伤人。
⑶ 用风煤钻打眼时，要先由专职维修工对风煤钻的各种部件进行检查，确保风煤钻灵敏可靠，操作人员按岗位技术操作规程规定操作。
⑷ 打眼及压注马丽散期间为防止煤帮片帮伤人，打眼及压注马丽散前在煤帮用半圆木做防护（根据片帮长度确定半圆木长度），半圆木紧贴煤帮斜放，一端紧抵顶板，另一端支在溜子挡煤板上，每隔1m支设一根半圆木。
⑸ 使用风煤钻打眼时，操作人员应将衣服束紧不准带手套，防止钎杆缠绕伤人。
⑹ 风管接头连接处要用铁丝扎紧并联锁，防止接头脱落甩出伤人。
⑺ 工作面打眼及压注期间，必须确保作业区域的支架支护状态良好，支架压力表读数不低于24Mpa，同时作业区域内及上下5台支架严禁动作，防止顶板掉煤、矸块伤人。
⑻ 作业过程中各工种要密切配合，做好自保互保工作，做到“三不伤害”。
⑼ 现场由当班跟班队长统一指挥，协调作业。
3.2.4 注胶参数及操作流程
注胶设备采用ZBQS-8.4/12.5型气动注浆泵，其额定压力12.5Mpa，额定流量8.4L/min，其注胶压力和流量都能满足破碎顶板注胶加固要求，并且采用高压风作为动力源，安全可靠。注胶设备外形尺寸小，主机重量轻，便于移动，且操作简单，注胶参数主要靠调节高压供气压力阀门来控制。注胶设备布置如图1所示。
3.2.4.1 操作流程
注胶孔设计→施工注胶孔→安装注射管→连接高压供风管路和注胶管路→开始注胶→满足停注胶体要求→关闭供气阀门停止注胶→换注下一孔→注胶全部完成后，清洗设备和附件。
3.2.4.2 注胶参数
⑴ 注胶压力。注胶压力是胶液再被注入松软破碎煤体中扩散和渗透能力，直接影响胶体加固效果，一般为2～8 Mpa。⑵胶液扩散半径及扩散距离。注胶胶液在煤岩体中的扩散半径及有效扩散距离主要取决于注胶压力和布孔间距。一般来说马丽散胶液在煤岩普通裂隙开度和孔隙率下的扩散半径为1.5～2.5m。⑶注胶时间。从开始注胶到胶液完全扩散或渗透到被注煤岩体中所需要的时间，一般为10～20min。⑷注胶顺序。一般逆着风流方向注。由于7719综放面是下行通风，注胶时采用从下出口开始，沿着工作面向上出口方向注。若上下两巷帮鼓严重时，也要对其帮进行注胶。
3.2.4.3 注胶特点
与其它注浆技术相比，注马丽散胶体具有优点如下：⑴工艺简单，操作方便；⑵专用封口器设计合理；⑶马丽散树脂和催化剂两种原料分别用塑料桶装，携带运输方便，便于井下施工。
3.3 注胶加固效果分析
对7719综放面断层部分特别严重的松软破碎顶板注入马丽散胶液加固后，被注胶的煤壁不再发生片帮、漏顶事故，而没有注胶的煤壁仍然出现片帮、漏顶事故发生。经过3天边注胶边推进的艰苦奋战，能很好的阻止顶板破碎，工作面漏顶、冒顶、煤壁大面积片帮的现象得到遏制，使得支架不再蹬空，歪架、咬架等事故也不再发生。在上下两巷道煤体破碎带顶板或煤帮注入马丽散胶体，也有效地抑制了巷道顶板下沉及巷帮鼓起的现象发生，保证了巷道的通風、行人和运输，保证了工作面的正常推进，为防灭火创造了有利条件。
4. 结语
通过在姚桥煤矿7719综放面断层松软破碎顶板进行注入马丽散胶液，取得了比较理想的效果：加固了松软破碎的顶板，防止了工作面漏顶、冒顶、煤壁大面积片帮等事故发生，从而也避免了工作面支架再次蹬空，也阻止了工作面歪架、咬架现象再次出现。为采煤施工人员的安全工作提供了优越的环境，保证了安全生产。注胶加固松软破碎顶板技术在7719综放面的应用，对姚桥煤矿今后解决裂隙较为发育、顶板松散破碎、采动压力较大、大倾角仰采厚煤层开采难题具有十分重要的借鉴和指导意义。
作者简介
姚宏章（1967.5.27），男，江苏泰州人，大学文化，工程师，现从事大屯煤电公司姚桥煤矿“一通三防”工作。
[关键词]断层 注胶 加固 破碎顶板 采动压力
中图分类号：TD823 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）02-0000-01
1 概述
1.1 7719综放面综述
姚桥煤矿7719综放工作面位于东六采区，北以袁堂断层保护煤柱为界，南以东六上山为界，东为7717综放面采空区，西为7721设计综放工作面，标高-306 ～ -464m， 7煤走向長1228m，8煤走向长86m，倾向长212m，倾角7°～21°，7煤均厚5.15 m，8煤均厚4.3 m，煤炭中硬。直接顶为砂纸泥岩，厚度为1.33～3.53m/2.64m，自然抗压强度为28.3～80.8Mpa；老顶为中砂岩，厚度为13.4～16.23m/15.2m，自然抗压强度为7.5～160.1Mpa；直接底为泥岩，7煤厚度为0.1～2.6m/0.74m，8煤厚度为0.09～1.95m/1.65m，自然抗压强度为25.6～83.0Mpa。极少部分有夹矸，夹矸厚0.1～0.3m。7#、8#煤层间距0.10m～2.60m/0.74m。
该综放面实际揭露断层有6条，其中一条断层为逆断层，对回采影响较大的断层有f622∠50°H=7.0m、f627∠26°～34°H=10.0m，fL1∠45°～65°H=4.4m的正断层和f663∠35°H=9.0m的逆断层。
该综放面整体形态为宽缓向斜构造，轴部距切眼270m左右，向西倾伏，北翼倾角6°～20°，南翼倾角6°～10°。采区工作面采用走向长壁布置，单翼仰俯采，采区中部布置轨道上山、皮带上山、回风上山三条上山。该综放面采用下行通风方式布置，溜子道为回风巷，位于工作面下侧，沿7#煤层底板布置，靠上帮铺设梯子道。
该综放面安装MG400/930-WD煤机1台、工作面SGZ-800/1050型刮板输送机2部（前后各一部）
、SZZ-1000/400型桥式转载机1部、PCM200重锤式破碎机1部、DSJ-100/80/2×315型皮带机1部、ZFG-7200/18.5/32型过渡支架9台（下出口3台，上出口6台）、ZF-6200/16/28型放顶煤支架120台和ZFX-13600/18/35型超前支架2组，ZT-18560/18/32型端头支架一组2台。
煤层结构简单，具有自燃发火倾向性，煤尘煤炸指数：32.57～42.17%，具有强烈爆炸危险性。
1.2 7719综放面待解的难题
姚桥煤矿7719综放面由于受f663和f627断层和大倾角仰采采动压力的影响，顶板松散破碎严重，造成综放面大部分地段支架顶煤漏空，煤壁大面积片帮，顶煤与煤壁断开，使得该段支架蹬空，造成歪架、咬架，支架无法生根，推溜、移架极为困难。常常是刚移超前架，随着推溜又回到原位，而刚扶正、调好支架，由于一处支架歪架，往往造成大范围的歪架、咬架。而歪架、咬架事故又造成支架上方顶煤全部漏空，加上综放面无法正常生产，推进度极慢，使得漏、冒顶范围速迅向全面扩展，歪倒架、咬架也进一步加剧。综放面上下出口顶板下沉，支架被压死，上下两道底鼓帮鼓严重，巷道断面不能满足通风、运输、行人等要求，给生产带来较大的影响，严重制约推进度。恶性循环使得综放面无法组织生产，对安全也极为不利。根据上述情况，公司及矿多次组织召开会议，提出了在支架上打联锁木垛、在空顶处支架上安设防倒千斤顶、针对顶板特别破碎地段采取做超前支护、在顶板破碎地段铺设金属网并上木板、在支架前梁处打超前铁刹杆、采取调面自下而上逐步逮顶等处理措施，但通过现场施工来看，效果均不佳，不能很好的阻止顶板破碎，工作面漏顶、冒顶、煤壁大面积片帮，使得支架蹬空，造成歪架、咬架等事故发生。
2. 注马丽散胶体加固技术的原理及作用
马丽散化学胶体材料的成分：树脂材料和催化剂。马丽散胶体作用：充填围岩裂隙，加固松散煤岩体、封瓦斯孔、封水孔、支护修复，解决井壁渗水、山体漏风等问题。马丽散胶体原理：施工时，树脂材料和催化剂混合起反应生成聚合亚胶脂高分子材料，在一定的时间内发泡、膨胀，直至凝固、硬化，起到封堵作用、密封作用。马丽散树脂及催化剂具有渗透性好、粘合力强、亲水性好、固化时间短机械阻力高等特性。马丽散胶体原理：马丽散胶体的高度粘合力和良好的机械性能保持其与煤岩体产生高度粘合；良好的柔韧性可以承受采动压力的长期作用；并且具有渗透性强、抗磨、抗冲击、抗老化性能，从而起到长期稳固松散破碎顶板的作用。
3.松散破碎顶板注胶加固措施
3.1 注胶所需材料
马丽散、双液气动注浆泵、手持式风煤钻1台、钻杆、钻头、机械油、高压软管、球阀、铁丝、清水及施工工具等。
3.2 松散破碎顶板注胶加固设计方案
3.2.1 加固范围
由于受7719综放面过f663和f627断层和大角度仰采及回采采动压力的影响，应力叠加达到了峰值，造成工作面漏顶、冒顶、局部区域片帮较为严重，使得支架蹬空，从而出现歪架、咬架等事故发生。为确保有效支护顶板，决定在顶板破碎带及片帮严重区域进行压注马丽散。 3.2.2 加固施工技术要求
⑴ 压注马丽散打眼使用直径42mm的探放水钻杆施工，钻孔深度5m，封孔长度2m。
⑵ 顶板破碎带及片帮严重区域每隔4台支架施工一个钻孔，钻孔位置位于支架前梁下500mm，钻孔斜向上与煤壁呈45°夹角。
⑶ 打眼时要来回抽动钎子便于吐煤沫，以防止卡钎子，如煤帮松稣，必须将悬煤找掉后再施工，打眼过程中使用防尘管进行防尘，最大限度的降低煤尘。
⑷ 马丽散运至机尾后，由工作面溜子运至压注位置，必须做到停溜放料，停溜取料，沿途要有专人监护，发现问题及时停机处理，监护人员要躲到安全地点，放料与取料必须与溜子司机信号联系清楚。
⑸ 运输过程中必须保护好马丽散，严禁野蛮卸车及运输。
3.2.3 加固施工安全技术要求
⑴ 工作面打眼及压注马丽散前必须由专职电工将前部溜子停电闭锁，开关悬挂停电牌，并设专人看护开关。
⑵ 人员进入煤帮作业前要做好敲帮问顶工作，严禁空顶作业，进入煤壁作业时，要设专人观察顶板和煤壁，防止掉顶、片帮伤人。
⑶ 用风煤钻打眼时，要先由专职维修工对风煤钻的各种部件进行检查，确保风煤钻灵敏可靠，操作人员按岗位技术操作规程规定操作。
⑷ 打眼及压注马丽散期间为防止煤帮片帮伤人，打眼及压注马丽散前在煤帮用半圆木做防护（根据片帮长度确定半圆木长度），半圆木紧贴煤帮斜放，一端紧抵顶板，另一端支在溜子挡煤板上，每隔1m支设一根半圆木。
⑸ 使用风煤钻打眼时，操作人员应将衣服束紧不准带手套，防止钎杆缠绕伤人。
⑹ 风管接头连接处要用铁丝扎紧并联锁，防止接头脱落甩出伤人。
⑺ 工作面打眼及压注期间，必须确保作业区域的支架支护状态良好，支架压力表读数不低于24Mpa，同时作业区域内及上下5台支架严禁动作，防止顶板掉煤、矸块伤人。
⑻ 作业过程中各工种要密切配合，做好自保互保工作，做到“三不伤害”。
⑼ 现场由当班跟班队长统一指挥，协调作业。
3.2.4 注胶参数及操作流程
注胶设备采用ZBQS-8.4/12.5型气动注浆泵，其额定压力12.5Mpa，额定流量8.4L/min，其注胶压力和流量都能满足破碎顶板注胶加固要求，并且采用高压风作为动力源，安全可靠。注胶设备外形尺寸小，主机重量轻，便于移动，且操作简单，注胶参数主要靠调节高压供气压力阀门来控制。注胶设备布置如图1所示。
3.2.4.1 操作流程
注胶孔设计→施工注胶孔→安装注射管→连接高压供风管路和注胶管路→开始注胶→满足停注胶体要求→关闭供气阀门停止注胶→换注下一孔→注胶全部完成后，清洗设备和附件。
3.2.4.2 注胶参数
⑴ 注胶压力。注胶压力是胶液再被注入松软破碎煤体中扩散和渗透能力，直接影响胶体加固效果，一般为2～8 Mpa。⑵胶液扩散半径及扩散距离。注胶胶液在煤岩体中的扩散半径及有效扩散距离主要取决于注胶压力和布孔间距。一般来说马丽散胶液在煤岩普通裂隙开度和孔隙率下的扩散半径为1.5～2.5m。⑶注胶时间。从开始注胶到胶液完全扩散或渗透到被注煤岩体中所需要的时间，一般为10～20min。⑷注胶顺序。一般逆着风流方向注。由于7719综放面是下行通风，注胶时采用从下出口开始，沿着工作面向上出口方向注。若上下两巷帮鼓严重时，也要对其帮进行注胶。
3.2.4.3 注胶特点
与其它注浆技术相比，注马丽散胶体具有优点如下：⑴工艺简单，操作方便；⑵专用封口器设计合理；⑶马丽散树脂和催化剂两种原料分别用塑料桶装，携带运输方便，便于井下施工。
3.3 注胶加固效果分析
对7719综放面断层部分特别严重的松软破碎顶板注入马丽散胶液加固后，被注胶的煤壁不再发生片帮、漏顶事故，而没有注胶的煤壁仍然出现片帮、漏顶事故发生。经过3天边注胶边推进的艰苦奋战，能很好的阻止顶板破碎，工作面漏顶、冒顶、煤壁大面积片帮的现象得到遏制，使得支架不再蹬空，歪架、咬架等事故也不再发生。在上下两巷道煤体破碎带顶板或煤帮注入马丽散胶体，也有效地抑制了巷道顶板下沉及巷帮鼓起的现象发生，保证了巷道的通風、行人和运输，保证了工作面的正常推进，为防灭火创造了有利条件。
4. 结语
通过在姚桥煤矿7719综放面断层松软破碎顶板进行注入马丽散胶液，取得了比较理想的效果：加固了松软破碎的顶板，防止了工作面漏顶、冒顶、煤壁大面积片帮等事故发生，从而也避免了工作面支架再次蹬空，也阻止了工作面歪架、咬架现象再次出现。为采煤施工人员的安全工作提供了优越的环境，保证了安全生产。注胶加固松软破碎顶板技术在7719综放面的应用，对姚桥煤矿今后解决裂隙较为发育、顶板松散破碎、采动压力较大、大倾角仰采厚煤层开采难题具有十分重要的借鉴和指导意义。
作者简介
姚宏章（1967.5.27），男，江苏泰州人，大学文化，工程师，现从事大屯煤电公司姚桥煤矿“一通三防”工作。