淺談綜放面初次放頂的技術管理

摘要：頂板管理作為一項基礎性工作，在煤炭開采過程中顯得非常重要，主要表現為：一方面頂板管理直接影響到煤礦的正常生產，另一方面頂板管理直接關系到煤炭企業經濟效益的提高。對于采煤工作面來說，通常情況下需要進行初次放頂的技術管理，進而在一定程度上避免發生頂板事故，確保生產的安全進行。本文以開元礦9804工作面情況為基礎敘述了初次放頂的來壓預報與應采取的措施，理論與實踐均證明：開元礦9804工作面放頂距離為22m，論文對開元礦9804工作面初次放頂起到了指導性的作用。

關鍵詞：綜放面 初次放頂 頂板管理

1 概述

頂板管理作為一項基礎性工作，在煤炭開采過程中發揮著重要的作用，主要表現為：一方面頂板管理直接關系到煤礦企業的正常運行，另一方面頂板管理直接關系到煤炭企業經濟效益的提高。通過對采煤工作面進行初次放頂的技術管理，進而在一定程度上避免發生頂板事故，確保煤礦生產的正常進行。

對煤礦進行初次放頂期間，通過對開元礦9804工作面采取相應的措施，同時對主采煤層進行礦壓觀測。在此基礎上，對采煤工作面實施頂板管理，同時摸清控制巖層的范圍和相應的運動規律，進而在一定程度上確保支柱的支撐能力，進一步對頂板來壓進行監測預報。

2 9804工作面基本情況

9804工作面位于放馬溝村以南、閻莊村以北、石人溝村以西、寺兒溝以東，黃土丘陵地貌為主，有零星基巖裸露，“U”型沖溝發育。9804工作面走向長1610m，傾斜長200m，煤層傾角1°～8°，屬于近水平煤層，煤層厚度5.58m，對開元煤礦9804工作面附近的鉆孔柱狀進行關鍵層位置判別結果如圖1所示，在判別過程中，巖層破斷角和松散層載荷傳遞系數取分別取70°和0.6。

由圖1可知：9804工作面附近的覆巖主關鍵層為9.2m的中砂巖，亞關鍵層為6.34m的細粒砂巖。

同樣，由關鍵層判別軟件可得亞關鍵層的破斷距為22m，即初次來壓步距為22m，周期來壓步距為11.3m。

3 頂板初次來壓預報

由于頂板裂斷，支架阻力不足，為了防止采面以抗衡巖梁的回轉，進而在一定程度上引發大面壓垮支架的事故，通常情況下，首先摸清巖層的性質及范圍，進而在預計直接頂、老頂的斷裂運動發展的基礎上，對采煤面初次放頂監測預報，制定專項的技術措施，進而在一定程度上對頂板加強支護。

3.1 頂板斷裂前煤壁前方支承壓力顯現 通常情況下，從切眼開始向前推進采煤工作面，當直接頂和老頂懸露面積達到一定跨度，進而出現撓曲下沉，作用在煤壁前方的支承壓力在一定程度上逐漸升高。

3.2 支承壓力預測頂板來壓 9804綜放面采用了“YHY-60”型液壓支架測力儀監測支架工作狀況，通過研究分析支架壓力曲線，如果發現頂板裂斷，在這種情況下，支承壓力高峰逐漸向煤壁收縮，與后柱相比，前柱的下沉速度要大，這時意味著頂板即將來壓。隨后，與前柱相比，當后柱的頂板下沉速度比較大時，這就意味著頂板來壓已經開始。需要增大支護阻力，進而頂板出現平行煤壁的裂紋，導致夾溝或臺階出現下沉，同時伴有淋水的現象。

4 初次放頂期間的頂板控制

4.1 地質條件對工作面放頂的影響 本面地表為黃土丘陵地貌，“U”型沖溝發育，一般中小強度的降水除蒸發外，很少有地表徑流現象，大部分降水轉為地下水，K7、K8砂巖段裂隙含水巖組含水較發育。又因本面為八采區的首采面，砂巖含水巖組未受破壞，當工作面回采采動塌陷破壞含水巖組時和遇構造時有可能出現導水，預計正常涌水量為15～20m3/h，最大30m3/h左右。

由于工作面開始回采在最低處，來水后會在工作面積存，隊組做好防排水工作同時應加快推進速度把來水甩入落山。腰巷以南始終采上坡，來水對回采影響不大，但采至腰巷以北向斜構造附近時，來水大水對工作面有一定影響。

本面總體趨勢北高南低，中部次生次一級的一個小型向斜構造和一個小型背斜，在受向、背斜的影響下發育多條短裂構造，其中大于3m的4條，小于3m的5條，其中F1、F6兩條正斷層進、回風聯通，對工作面回采影響較大。坑透隱伏斷層有8條，其中4條逆斷層，4條正斷層。

4.2 不同階段應采取的措施

4.2.1 初始開采時期 ①在初始開采時期，通常情況下，液壓支架需要具備足夠的初撐力，進而在一定程度上防止頂板離層，阻止向下滑動；②單體液壓支柱具有較大的支撐力，較快的支設速度等優勢，進而在一定程度上解決直接頂離層、失穩、防止頂板破碎、冒落等，在這一時期，要加強單體液壓支柱支護質量，確保單體柱根根達到初撐力，底板松軟要穿合適的柱鞋，兩端頭單體柱及戧柱、戧棚要迎山有力。

4.2.2 初次放頂階段 ①保證液壓支架和單體液壓支柱的初撐力，泵站壓力必須達到30MPa以上，端頭維護的4.4米大梁必須架設好，每隔0.3m支設一根切頂密柱，使其有足夠的初撐強度；②對工作面頂板壓力變化加強觀測，進一步掌握第一手資料。監測兩端頭支柱初撐力架情況，確保初撐力不低于90KN，如果達不到要求，需要對原因進行分析（如頂板超高、控頂不實等），通過針對性措施進行整改；③泵站及液壓系統完好保證不漏液。

4.2.3 初次放頂距離 結合自身的開采經驗，當礦壓觀測采面從切眼開始逐漸推進后，通常情況下，可以將頂板視作均布載荷的簡支梁，當跨度使梁的正應力達到破壞值后，頂板破壞垮落，即頂板初次來壓。初次放頂距離即為頂板初次來壓距離，經關鍵層軟件KSPB計算可得為20m。

如果下層頂板下沉量大于或等于上層頂板下沉量，即認為互不影響，如下層頂板下沉量小于上層頂板下沉量時，即上層頂板重量將作用于下層頂板。開元礦9804工作面堅硬頂板初次來壓步距為22m左右，因此，除正常撬頂外，在工作面推進22m時，應采取加強兩巷退錨，提高退錨率和剪網面積等措施進行放頂。

我礦礦壓組成功的對9804工作面頂板初次放頂（初次來壓）進行了預測，對工作面初次放頂起到了指導作用，工作面初次放頂期間未發生頂板事故。初次放頂結束工作阻力變化情況見圖3。

5 幾點建議

①工作面初采期間要加強液壓支架檢修，防止跑、冒、滴、漏等現象發生；②生產過程中要保證每架支架達到初撐力要求，確保支架接頂嚴密；③工作面初采期間，要加強現場管理，備好支護材料，同時要加強工作面礦壓觀測，施工隊組，要根據現場情況及時向相關業務部門匯報以便采取措施。

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