淺析綜采工作面頂板控制技術

摘 要：綜采工作面頂板的控制，是綜采工作面生產管理的重要內容。要使工作面在正常的良性循環下安全生產，必須加強綜采工作面頂板的控制。本文談談綜采工作面頂板控制

關鍵詞：綜采面頂板管理 頂板控制 支架支護

中圖分類號：TD355 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）12（b）-0082-01

1 堅硬頂板控制

堅硬頂板控制的重點是：在有目的有控制的條件下采取措施強制放頂。強制放頂的主要技術措施有“爆破法”、“軟化壓裂法”兩種。

1.1 爆破法控制頂板

（1）超前深孔松動爆破。

一般適用于直接頂堅硬但厚度較小，將其垮落下來不足以充滿采空區，而基本頂又為整體性較強、較厚巖層。鉆孔平行工作面布置，有單側和雙側布置兩種形式。單側布置適用于煤層傾角大、長度較小的工作面，鉆孔由下平巷向上鉆進。雙側布置適用于煤層傾角較小、長度較大的工作面。鉆孔超前工作面鉆進，其超前距離以不影響綜采工作面正常生產為原則。根據工作面具體條件，分回采巷道設置鉆場和專門硐室設置鉆場兩種方式。實施爆破是爆破放頂的關鍵，必須根據鉆孔布置情況及基本頂巖層的結構和堅固性，合理確定爆破參數，如裝藥量、裝藥方式、封孔方法與封孔長度等。必須進行專門的爆破設計。實旋爆破，要加強頂板控制，保證生產安全。

（2）挑落式深孔爆破。

這種方式適用于直接頂堅硬且層厚較大的頂板。放頂步距一般為25～30 m，初次放頂步距可適當減小。鉆孔布置在工作面推進后，在其后方按垂直工作面方向向采空區頂板打深孔，一般工作面兩端頭鉆3排孔，中部鉆2排孔，排間孔呈交錯布置。鉆孔垂深關系到采高碎脹系數等，但原則上要求爆破后碎落的矸石能基本充滿采空空間，一般為5～10 m。鉆孔間距7～8 m，鉆孔排距1.2～1.8 m，鉆孔仰角60°～65°，鉆孔直徑60～70 mm。實施爆破時，必須依頂板巖層的結構組合和鉆孔參數合理確定爆破參數，使崩落巖石的碎脹系數盡量大些。爆破時，先起爆第一排，使第二排在擴大自由面的條件下爆破，兩次爆破后，在頂板上切割一道深槽以利老頂來壓時沿此槽切斷垮落，從而減小來壓強度，保證安全。

（3）淺孔式爆破。

淺孔式爆破適用于直接頂堅硬、較硬的頂板。放頂步距每日處理一次。鉆孔設備一般巖石電鉆。鉆孔布置在工作面后方按垂直方向向采空區鉆出一排淺孔。鉆孔深度1.8 m左右，鉆孔間距3～4.5 m，鉆孔仰角70°～75°。

放頂方式有三種方式：①一刀齊放頂：鉆孔沿工作面呈一直線布置，放頂時使工作面采空區頂板巖層呈一條直線切斷。②臺階式放頂：第一天分段打工作面前半部鉆孔爆破，第二天打工作面后半部鉆孔爆破（二臺階）；或將工作面分成頭、中、尾三部分，分三天打鉆孔爆破（三臺階）。依實際情況選用。③零星放頂：在生產過程中，對局部出現懸頂較大的地方可采用淺孔爆破處理，進行零星放頂。

（4）深淺孔結合式爆破放頂。

①用淺孔爆破效果佳的頂板，可選取深淺相結合的爆破方式。鉆孔布置工作面中部鉆淺孔、兩端鉆深孔，中部孔也可每隔3～5個淺孔加打一個深孔；采用兩排孔時，頭排為淺孔，第二排為深孔。深孔參數為孔深5 m左右、仰角70°左右、孔間距6 m左右（深孔列）。②軟化壓裂法控制頂板；高壓液體注入頂板巖體中，經楔入、壓裂，可使巖體內的弱面擴展增多，造成結構改變，破壞巖體的整體性，利于巖體垮落。這種方法適用于老頂巖層較厚且整體結構好的、強度較高的砂質堅硬頂板。鉆孔超前工作面鉆進，超前距離由注液時間和工作面的推進速度來確定。鉆孔間距由來壓步距決定，一般小于來壓步距3～5 m，或取25～30 m。鉆孔深度據頂板結構情況、工作面長度、注液滲透半徑、鉆孔工具能力和注液孔間距綜合確定，水平夾角（鉆孔水平投影和巷道中心線的夾角）一般取65°～70°。注液用液高壓注液用的液體是水中混入一定量的滲透性強的添加劑后而形成的混合液體。實施高壓注液時，需要多臺注液泵并聯工作，注液時間及注液量據孔深、巖石吸水率、滲透性、注液流量而定。采空區與應力集中區注液工作面已推過注液鉆孔而頂板尚未冒落時，可通過位于采空區上方的注液孔繼續實施大流量高壓注液，迫使頂板裂隙增多而垮落。超前應力集中區注液則是在注液孔臨近工作面應力集中區時，對頂板進行較高壓力注液，以促使裂隙擴展，有利于頂板巖層冒落。

2 破碎頂板控制

（1）帶壓擦頂移架；支架帶有保持閥時，要合理調定支架移置時應保持的工作阻力。無保持閥的支架，全憑操作者掌握，要注意不要損壞支架部件及輸送機的有關部件。（2）超前移架及時支護；工作面局部地段片幫較深時，可超前采煤機割煤移架及時支護空頂區。采煤機通過超前移架的支架時，必須注意安全，嚴防割壞支架頂梁及采煤機截齒。（3）平行工作面煤壁挑煤梁護頂；采煤機割煤后，若新暴露出來的頂板在短時間內不會冒落，而在支架卸載前移時可能冒落，則可采取平行工作面挑梁護頂措施。具體做法是，先移頂板完整處的支架，同時在支架前梁上方，沿平行煤壁的方向放置l～2根3～4 m長的木梁，由其挑住附近不完整的易冒頂板，然后再移破碎頂板處的支架。頂板若破碎嚴重，而極易冒落時，可在挑梁前或同時鋪金屬網、荊笆、木板等護頂材料。（4）垂直工作面煤壁架棚護頂；當工作面頂板隨采落而冒落，面積又較大，用上述措施來不及支護，且頂板條件也不允許把支架前梁降下來放置木梁時，可以在相鄰支架間超前架垂直于煤壁的一梁二柱（或三柱）的棚子護頂，在棚下面再架設平行于工作面的臨時抬棚1～2根。平行于工作面的臨時抬棚應同時托住3架垂直于煤壁的棚子的棚梁。（5）垂直工作面煤壁架棚打臨時支柱護頂；與上述措施基本相似，只是架梁時根據煤壁的具體情況，分別采取在煤壁挖梁窩、靠煤壁打臨時支柱或采用梁前端支撐方式。（6）打撞楔防治局部冒頂；綜采工作面煤壁與支架梁端間的空頂區多發生頂板局部冒落，一般由煤壁片幫而引發。生產過程中，必須經常仔細地觀察破碎地段的頂板情況，當確認煤壁處有冒落危險或已沿煤壁發生冒落，且矸石順煤壁繼續下流時，則可采取打撞楔（貫釬）的辦法。防治撞楔一般用木楔，其前端要削尖、長度要一樣。打撞楔前先在冒頂處架平行煤壁的棚子；把木楔放在棚梁上，尖端指向煤壁，末端墊一方木塊，而后用錘打入冒頂處，將巖石托住使其不致冒落或不再繼續冒落。（7）固結頂板；固結頂板，即是通過超前鉆孔向破碎頂板注入固結劑，從而提高頂板巖層的穩定性。注液時應根據煤巖層的情況，確定所需注液流量及壓力，合理調定液動注液泵的轉速，將多異氰酸酯的換向閥打到回流位置，只有多元醇聚醚繼續往鉆孔注入，以沖洗料管，防止堵塞。

此外，對于層狀結構比較明顯的破碎頂板也可采用向頂板打錨桿的辦法錨固頂板，增加其穩定性。錨桿設置參數依實際情況而定。

參考文獻

[1]孫俊峰.頂板控制和冒頂事故防治[J].山西煤炭，1999（1）.

[2]周衛東.綜采工作面破碎頂板綜合控制技術[J].中州煤炭，2009（1）.