炮采回采工藝頂板控制研究

摘要：頂板管理是煤礦安全生產(chǎn)的一項重要內(nèi)容，據(jù)有關資料統(tǒng)計我國煤礦頂板死亡人數(shù)約占煤礦死亡人數(shù)的40～50％，而其中70％事故發(fā)生在炮采工藝回采工作面，由此可見頂板災害的嚴重性和其管理的重要性，針對大采高臥底煤工作面，筆者對頂板控制的基本要求和加強頂板控制如何采取措施提出了自己的看法，具有一定借鑒意義。

關鍵詞：大采高臥底煤 炮采工藝 頂板控制

1 問題的提出

近年來，隨著炮采回采工藝的發(fā)展，新的回采工藝層出不窮，炮采大采高臥底煤工藝就是其中之一，此種回采工藝的應用在提高礦井產(chǎn)量、效率、降低工人勞動強度上確實取得了很大的成功，但是由于此種工藝的特殊性軟底回采，該種回采工藝現(xiàn)場管理復雜，控頂技術要求高，在推廣應用過程中發(fā)生過不少的頂板事故，所以實現(xiàn)對炮采大采高臥底煤回采工作面頂板有效控制對推廣應用該工藝具有十分重要意義。

2 炮采大采高臥底煤回采工藝對煤層地質(zhì)條件的要求

一種回采工藝能否在某個工作面應用，首先看煤層地質(zhì)條件是否滿足，這也是實現(xiàn)該種回采工藝應用過程中頂板能否進行有效控制的前提條件，根據(jù)經(jīng)驗，炮采大采高臥底煤回采工藝對煤層地質(zhì)條件要求如下：

2.1煤層硬度系數(shù)f＜1，煤幫不易片幫且老塘頂板來壓支柱能夠鉆底從而老塘能夠進行臥底煤。

2.2頂板隨回隨冒，防止老頂大面積來壓推跨工作面。

2.3煤層厚度數(shù)2.6～3.3m，一次性采全高，提高煤炭回收率。

2.4煤層傾角≤35度

3 設計合理的支護參數(shù)

回采工作面實現(xiàn)頂板有效控制最重要的是合理的支護方式，炮采大采高臥底煤工作面合理的支護方式不只簡單在支護強度和支護密度上滿足對項板的支撐，而且控頂距的大小直接影響到老塘頂板下沉支柱鉆底是否能夠?qū)⒗咸撩号P盡。

3.1頂板壓力預計

Q=M×K×R

式中Q—頂板預計來壓強度，T/m²

M—T作面基本采高，m

K—增載系數(shù)，一般取6

R—頂板巖石的平均容重，t/m²

3.2支護密度設計

Z=(Q/P)×R

式中Q—頂板預計來壓強度，T/m²

M T作面基本采高，m

P—支柱最大工作阻力(T/根)，由支柱選型確定，

r—安全系數(shù)(根據(jù)頂板條件及相似條件工作面情況選定)，一般取1.2

3.3支護強度

T=Z×P

式中T—支護強度，T/m²

Z、P—意義均同上

3.4控頂區(qū)域內(nèi)頂板下沉量

S=n×M×L

式中S—控頂區(qū)域內(nèi)頂板下沉量，m

n—頂板下沉系數(shù)，一般為0 05，

M—基本采高，m

以某礦6211工作面為例，該面直接頂為灰色泥巖(R=2.5t／m²)，工作面主要參數(shù)指標如小表：

經(jīng)驗算：工作面最大控頂距時支護密度為1.667根/m²＞Z=1.656根/m²，工作面支護強度為41.6T/m²＞Q=34.5T/m²，支護強度能夠滿足要求，最大控頂距時頂板下沉量為0.828m，工作面實際采高為2.3+0.828=3.128m，控頂距也能滿足要求。

4 大采高臥底煤回采工作面頂板控制的難點

4.1由于工作面采高大，煤幫容易出現(xiàn)大面積片幫，片幫后端面距加大，頂板失去煤壁支撐，造成漏頂，給頂板管理帶來難度。

4.2工作面頂板下沉量大，直接頂與老頂容易離層，頂板及支架穩(wěn)定性不高。

4.3支架容易變形，特別是老塘側(cè)支柱反復臥底煤，腿跟松勁，造成支柱歪斜。

5 加強頂板控制的具體措施

5.1工作面附斜回采 工作面回采時保持偽附斜回采，提高煤壁對頂板的支撐能力，防止煤壁片幫、抽冒及增加抵抗下推的能力。工作面實際生產(chǎn)中偽俯斜角度一般控制在8～12度。

SlN=SlNα×SlNβ

式中φ—工作面?zhèn)胃┬苯嵌取?/p>

α—工作面正傾斜角度。

β—工作面正傾斜線與工作面俯斜回采線之間的夾角。

5.2控制采高 采高越高礦壓顯現(xiàn)越嚴重，在支承壓力的作用下，工作面煤壁也越不穩(wěn)定，易于片幫，從而發(fā)生頂板事故的機率也就增加。工作面采高為2.3m，單體支柱活柱行程為600mm，初采期間以及遇地質(zhì)構(gòu)造帶、頂板破碎區(qū)等特殊地段嚴格控制工作面采高不得超過2.1m。

5.3工作面及時掛梁架棚，減少空頂時間 工作面要及時支護，防止煤幫片幫，要超前掛梁、支柱、背幫，增加護頂能力，防止頂板抽冒。頂板破碎或煤壁頂板有裂隙等現(xiàn)象時，應先掏梁窩掛梁過好頂板后才輕放炮，必要時不準放炮，人工硬刨。

5.4加強支架管理 架設支架時，單體支柱的退山角要比正常炮采面稍大些。正常回采期間，工作面老塘側(cè)中—中20m跟裝木垛，木垛檔內(nèi)挑齊單排棚，遇地質(zhì)構(gòu)造、周期來壓期間，局部壓力大處及時增設特種支架，提高支架穩(wěn)定性。

5.5對工作面進行礦壓觀測 求出工作面的初次來壓步距、周期來壓步距、支柱工作阻力及其變化、頂板下沉量和下沉速度及其變化情況、支柱下縮和下縮速度及其變化情況，為工作面生產(chǎn)提供一手完整、準確礦壓資料，加強工作面來壓期間的支護，且在來壓期間控制老塘臥底煤，使工作面安全地度過來壓階段。

5.6提高支柱初撐力和工作阻力 大采高臥底煤工作面由于軟底回采，支柱鉆底量大，因此必須加強初撐力管理，在生產(chǎn)中工作面支柱穿鐵鞋，并且支柱進行多次注液，使支柱初撐力和工作阻力達到要求，控頂區(qū)域內(nèi)頂板實現(xiàn)緩慢下沉，從而達到有效控制頂板的目的。

6 結(jié)束語

大采高臥底煤工藝是一項新型采煤工藝，目前已取得成功，但要得到進一步推廣，對頂板實現(xiàn)有效控制很關鍵。大采高臥底煤回采工藝的開采，掌握煤層地質(zhì)條件、嚴格工程規(guī)格質(zhì)量、工作面采取偽俯斜推進及提高支柱的實際工作阻力是保障大采高臥底煤回采工藝安全回采的技術關鍵。