破碎頂板的管理實踐

喬 穎

（山西高平科興平泉煤業有限公司，山西 高平 048400）

做好頂板管理防止冒頂，對于保證生產安全具有重要意義。工作面回采過程中，時常會遇到頂板破碎的情況，例如當工作面遇到構造帶時，頂板往往較為破碎；由于頂板破碎很容易冒頂，加大了頂板管理難度，需要采取強有力的措施管理頂板。本文將以工程實例為背景，對破碎的上山頂板的管理措施進行探討。

1 工作面的概況

某煤礦一工作面所采煤層屬于古生代石炭系上統太原組3號煤層，采用傾斜長壁后退式綜合機械化采煤方法，并用全部垮落法處理頂板。采煤機為MG400/920-WD，液壓支架為ZZ5200-195/40，刮板運輸機為SGZ880/800。采煤機最大采高4.02m，支架最大支撐高度4.3 m，最小支撐高度2.05 m，采高4.0 m。采煤時的最大上山角度7°。工作面回采過程中發現：當回采至距停采線130m時，從副巷142號架處開始到工作面72號架處頂板破碎，沿走向上山角度達21°，沿走向長度為32m。面對此情，該煤礦采取了恰當的頂板管理工藝，并使用化學注漿加固頂板的措施，成功地控制了頂板，保證了生產的順利進行。

2 輕度破碎的上山頂板的管理措施

1）帶壓擦頂移架。是指在液壓支架移動時，不要讓支架下縮太多，而讓支柱仍保持一定的工作阻力，對頂板仍能夠起到一定的控制作用，然后讓支架頂梁貼著頂板移動，這樣可以防止移架過程中頂板由于暫時失去支護而冒落，確保安全移架。

2）超前支護。是指液壓支架超前于采煤機移動，當煤壁片幫較嚴重時，可以采用此法。原因是支架超前移動，可以用支架頂住煤壁，頂板就不會暴露在外，從而達到支護目的。

3）人工推進。當工作面遇到特殊構造帶時，應暫停使用采煤機開采，而改用人工推進，步驟為：人工打眼放炮→清理浮煤→液壓支架頂溜、移架→完成1個循環作業。等到推過構造帶之后，再重新使用采煤機開采。

4）采用錨索加槽鋼的聯合支護。在工作面空頂大的地段架上走向梁后，在緊靠煤幫的地方，垂直于工作面在每個架間打設兩根錨索和槽鋼梁（0.1 m×1.5m），這可加強頂板支護，杜絕頂板離層。

3 重度破碎的走向上山頂板的管理措施

前述加強頂板管理的措施都屬于被動支護。在頂板破碎不是很嚴重的情況下，采取上述措施可以較好控制頂板，保證回采期間不冒頂。但是，有些地帶頂板破碎較厲害、膠結程度很低，這時僅靠上述方法就不夠了，因為這類頂板一旦揭露，立馬處于流動狀態，很難支護控制，很容易發生冒頂事故。因此必須使用更加強有力的手段管理頂板。經反復研究，對于這類破碎程度嚴重的頂板，采取注入化學漿液進行加固的頂板管理辦法。注漿加固屬于主動支護。

1）化學注漿固化煤體的原理。這次注漿物質由兩種化學物質組成，當兩種物質混合時，會發生化學反應，凝固成堅硬的固體。兩種物質存放時分開存放；使用時，先在破碎煤體上鉆孔，孔與孔之間的中心距為3 m，并用專用的風動加壓泵將兩種物質注入同一個鉆孔內，由于注漿時加壓泵壓力較大，注入的漿液會從孔內滲透到煤體中。兩種物質被注入后，發生化學反應，凝固成堅硬的固體，從而提高煤體的抗壓性能。注漿過程中要保證供風的風量和壓力；否則，高壓泵壓力不夠，不能使注入的漿液在孔內充分擴散，達不到控制頂板的效果。

2）注漿范圍及設備選用。在工作面89～108號架這段范圍，工作面頂板破碎、煤壁片幫嚴重，擬對此范圍使用化學注漿加固。注漿設備采用ZBQ—5/12型氣動高壓雙液化學注漿泵，并配以適當的高壓管。

3）注漿孔的布置。鉆孔需布置在頂板與夾矸層之間，不要打到夾矸層下方；鉆孔沿煤層走向方向的角度，要以煤層走向層理角度為依據，確保鉆孔布置在煤層中間。鉆孔主要參數為孔徑45～55 mm，孔深17～22 m，孔間距3～4 m，孔內注漿管長度7～11 m，封孔段長度3～4m。

4）操作步驟。首先確定鉆孔位置，然后鉆孔，接著檢查孔的質量（是否合格），合格后安裝注漿管，最后封孔、注漿、驗收。

4 結束語

該工作面的條件較特殊，管理對象是沿走向上山的破碎頂板，管理難度較大。但是通過采取頂板注漿加固、錨索加槽鋼梁、超前支護、人工推進等一系列措施，頂板得到有效控制，冒頂事故沒有發生，工作面順利地通過了構造帶。這次工程實踐，不僅實現了安全高產高效，為企業節約了成本提高了效益，并為破碎頂板管理積累了寶貴經驗。

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