煤礦綜采工作面初次放頂頂板控制技術研討

張丁丁

【摘 要】在煤礦的開采活動中，綜采工作十分重要。綜采工作的回采率、煤炭質量需要不斷提高，工作人員的人身安全更是重中之重。因此，煤礦行業要對相關工作進行技術研究。

【Abstract】In the coal mining activities， fully mechanized mining is very important. The recovery rate and coal quality of fully mechanized mining need to be improved， the personal safety of staff is the most important. Therefore， the coal mining industry need to carry out the technical research on related work.

【關鍵詞】綜采；初次放頂；控制技術；冒頂

【Keywords】fully mechanized mining； first roof caving； control technology； roof fall

【中圖分類號】TD721 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）04-0185-02

1 引言

隨著科技的進步，采礦行業的技術也在不斷更新。現在的煤炭開采企業已大規模機械化，目的在于降低成本，提高效率。在機械化采煤活動中，初次放頂需要弄清楚初次來壓并掌握初次放頂的控制原理，進行安全控制。在實際的生產工作中，經常會發生由于頂板高度、頂板類型采集不準確和老頂斷裂等原因導致的安全事故，使初次放頂效率低下，回采率不足80%。為此，論文根據初次放頂的需要，對放頂的距離、高度等參數進行合理設計，通過把相關技術措施進行規范，提高煤炭的回采率以及在井下的安全系數，期望能夠在滿足經濟效益需求的同時，滿足安全效益的需求。

2 結合營盤壕煤礦探究初次放頂工作對頂板控制的需求

2.1 初次放頂工作對頂板控制的需求

初次放頂根據頂板的類型，一般分為兩類：一是開采到一定距離后，冒落的高度達到標準并能自行冒落；二是開采了一定的距離后，頂板沒有冒落的現象，以及冒落高度沒有達標準需要采用人工的方法進行放頂。充分跨落的直接頂，一般是復合頂板或其他穩定型的頂板。在該種情況下，由于頂板的整體性較差，在開采中可以自行跨落，不需要采用人工挑頂等方法。在這種情況下，實際的施工工作要特別注意，以防止垮頂、漏頂等事故的發生。由于煤層各層的成分、壓力、硬度存在差異，根據不同的煤層要進行不同的處理，如圖1所示。

2.2 營盤壕煤礦首采工作面地質概況

營盤壕煤礦工作面地質條件簡單，煤層走向變化不大，整體呈現為南高、北低，傾角0～7°，平均3°。斷層不甚發育，但小型褶曲較發育，小型褶曲對工作面運輸及排水有一定的影響，工作面內無巖漿巖體、陷落柱等地質構造。基本頂為粉砂巖、細砂巖，平均厚度為16.9m，直接頂為砂質泥巖，平均厚度為6.88m。

3 初次放頂時頂板控制流程

3.1 參數設計

有些頂板分層的厚度大，結構有很強的致命性對此要進行強制的人工挑頂，并需提前將挑頂的時間、高度、放頂的步距和方式等確定。部分頂板材質過硬，開采時頂板沒有充分冒落，形成懸頂，不對其進行有效處理會使開采工作存在巨大安全隱患。這時就要通過初次放頂的人工方式予以處理。通過礦壓觀測和以往的開采經驗可以得知，開采的切眼推進后，頂板處將會形成簡支梁，簡支梁上荷載均勻，支點一般在采面的煤壁上和切眼的煤壁上，如果簡支梁跨度過大，正應力上升到破壞值，頂板就會受到破壞，進而垮落，這就是常說的初次來壓。上層頂板的下沉量如果小于下層頂板，我們可以認為它們不會相互影響，反之我們就需要強化挑頂力度，強制放頂。人工放頂的方法時是以爆破的方法強行切斷頂板，使其完全冒落，成為墊層，再逐步削弱產生的頂板壓力和沖擊荷載。一般情況下，在采空區填充的矸石，只要達到采空和放頂高度總和的2/3，就會能夠產生預期的效果。實際工作時，通過將相關數據進行經計算，就可以得出合適的打眼深度。

3.2 礦壓觀測

在采面從切眼向外部推進的時候，頂板懸漏的面積跨度增加到一定程度時，會產生撓曲和下沉等現象。煤壁前方增加了支撐壓力，頂板的下沉速度變快。一般處在煤壁前方最先出現頂板斷裂，使支撐壓力往煤壁側進行收縮，平巷頂板速度加快，片幫增加，斷面縮小。回采工作面中，在上道下幫按15m的間距對測線進行設置，對礦壓進行實時觀測。如果頂板斷裂，初排迅速下沉，表示頂板將要來壓。之后末排頂板的下沉速度比初排大時，說明頂板來壓已經出現。開采頂板煤層的時候，巖石較為規則。通過觀測礦壓的實時數據，根據巖梁的活動規律，進行分析，找到頂梁的斷裂位置，從而對放頂結果進行準確的預測[1]。

3.3 初次放頂的頂板控制

初次放頂的過程中，對直接頂要進行“限定變形”控制，保證直接頂和老頂之間不出現大范圍的分離層，并保證直接頂在頂的控制區中的完整性[2]。采用這種操作方式的原因，首先，避免在直接頂破碎時發生回柱和頂板漏冒造成人員受傷的現象；其次，避免來壓時老頂發生切頂垮面。因此，要在切眼推進的環節就對液壓支架的初排支撐力進行嚴格監測，每一次放頂之前都要提高支撐能力，對液壓支架給壓。除了對直接頂進行控制，在初次放頂的時候，也要嚴格監控老頂的冒落情況，確保老頂在綜采工作中跟隨采面一同推進。老頂跨度過大會出現下沉和撓曲現象，直接頂也會隨著之下沉。

4 初次放頂時頂板的控制技術

4.1 采面端頭控制技術

大梁使用4.2m的π型鋼制梁配合液壓支架，大梁的組數要依據采面端頭到臨近架的距上巷上幫與距下巷下幫實際距離而定；兩梁一組，大梁組的間距是0.8m，組內距是0.2m，大梁和臨近支架之間的距離不能超過500mm，和巷幫的距離不能超過500mm，同一大梁的支柱間距是0.8m，相鄰大梁之間的距離不超過500mm。在上、下端頭的頂板破碎時，大梁之間要用厚度不低于150mm的半圓木背頂。大梁跟著采面的推進向前移動，每次前移1.2m，并要設置好戧棚，每組大梁都要支設戧柱。單體液體柱的初撐力不能低于90kN，要經常二次注液，確保單體柱的初撐力達到90kN以上。

4.2 端頭尾巷的控制技術

處在切頂線的尾巷密集柱，一定要打牢、打齊，進行連鎖；密集柱的間距是400mm，單體柱的初撐力不能低于90kN，要經常二次注液，保證初撐力強度符合標準。若果上下端頭的壓力過大，可以通過增設木垛數量加強支護。上巷與下巷的切頂線到采空區之間的鋼帶、錨桿螺帽和錨盤一定要回收。將密集支柱打好，使用編織袋制作擋墻，減少漏風，將瓦斯濃度降低。

4.3 綜采面頂板的控制技術

在采面的工作過程中，必須嚴格執行標準，泵站壓力不能低于31.5MPa、支架的初撐力不能低于16128kN、工作的阻力不得低于設計要求。安全閥保證可靠有效壓力表要保證數據顯示正確。支架接頂要保證嚴密，工作面要確保采直割平，采高達標，底煤不丟棄，頂板不切割。將支架拉成不倒、不歪且不背架的直線，接頂要嚴密。要由班組長對排尾拉架的工作現場指揮，先將空頂處進行支護，準備好再進行，保證拉架的過程中，頂梁要與頂板存在超過100mm的距離。在綜采工作初次放頂之前，要在回風巷和運輸巷設置礦壓初測牌，以對初次來壓和老頂來壓的步距進行確定。

5 結論

在機械化采煤的過程中，綜采工作面里的初次放頂工作非常重要，對采煤的質量、回采率和安全性有重大的影響。論文對綜采工作面中，初次放頂的技術進行分析和探究。通過對頂板壓力的監測，提升對初次來壓預報的準確度，再根據不同采場的特點，采用不同的控制技術，保障綜采初放的安全性，對于實際應用綜采初次放頂技術具有現實意義。

【參考文獻】

【1】孫連勝，齊海清，馮彥軍，等.水力壓裂技術在錦界煤礦初次放頂中的應用[J].煤礦開采，2015（06）：97-100.

【2】劉育星.淺析煤礦井下綜采工作面頂板管理的主要策略[J].中小企業管理與科技（上旬刊），2013（05）：189-190.