淺談采煤工作面片幫冒頂原因及控制

魚朋+岳林

摘 要：本文章通過對下峪口煤礦21212工作面片幫、冒頂的原因進行分析，提出片幫冒頂的控制措施，保證了以后工作面的安全回采工作。

關鍵詞：采煤工作面；片幫冒頂；安全回采

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.16.068

0 前言

下峪口21212工作面位于礦井二水平2-1采區上山翼，北翼回風大巷至一水平邊界煤柱，即泗州廟村莊保護煤柱之間，開采地質條件復雜，煤壁片幫冒頂事故頻發，給安全生產帶來嚴重的隱患并影響工作面的正常推進。通過對工作面片幫、冒頂的原因進行分析，制定煤壁片幫冒頂的控制措施，保證了工作面的安全回采。

1 工作面概況

21212工作面進風、回風順槽長580m（可采長度532m），工作面寬160m，本工作面2#煤厚0.2—2.9米，平均煤厚1.0米。該工作面回采區域總面積為125280m?，薄煤區面積約為12028m?，薄煤區面積占總面積的9.6%，煤層可采指數為91%。

采煤工藝為傾斜長臂綜合機械化后退式俯斜采煤，全部垮落法管理頂板。

工作面主要設備：液壓支架（中架）ZY3600/07/15 、液壓支架（端頭）ZY3800/11/19工作面溜子SGZ730/320、轉載機SZZ730/160、進順皮帶DSJ—1000/630/2×75、采煤機MG2×160/710—AWD、液壓泵站BKW125/31.5。

2 工作面片幫、冒頂機理

隨著工作面的推進，煤壁在支承壓力作用下處于不穩定狀態。水平應力迅速減小，垂直應力急劇增大，使煤體內原有的節理裂隙增大并產生新的裂隙。隨著老頂的周期性斷裂，當支承壓力達到一定值后，節理裂隙較大的煤壁加劇破壞，從而造成煤壁片幫。

冒頂是煤壁片幫后續的礦壓顯現現象。片幫以后，加大支架與煤壁之間的端面距，無支護空間擴大。當直接頂比較破碎時，支架頂梁不能完全很好的接觸頂板，支架初撐力較小，造成頂板離層，并且直接頂巖層由于裂隙的存在，其抗拉強度也大幅降低，當支護不及破碎頂板就要冒落，造成冒頂。

3 工作面片幫、冒頂影響因素分析

3.1 地質構造

21212工作面總體呈傾向近w，走向N-S，傾角2°-7°，平均4°單斜構造。工作面地板起伏較大，煤層頂、底板層滑構造發育，巖體破碎。回采生產受斷層構造、滑層構造和沉積構造影響，共揭露薄煤區7個，斷層構造6個，對回采最有影響的斷層f5，斷層產狀：走向205°、傾向295°、傾角36°、落差2.2m，對工作面影響90m左右，對回采形成巨大影響。

3.2 鄰近工作面采動

21212工作面開采前，相鄰工作面21210已經回采完畢，其中21212運順與21210采空區只有1.5m寬的柔模墻，迫使壓力集中到柔模墻和21212工作面，從而使工作面頂板壓力增大，頂板從煤壁前方斷裂，造成其前方煤壁出現塑性變形和破壞，進而引發煤壁片幫。

3.3 周期來壓

采煤工作面在推進過程中，老頂將其自重及上覆巖層載荷通過懸臂直接傳遞給煤壁，在這種壓力的作用下，煤壁甚至煤壁內發生折斷和跨落，造成煤壁片幫，而煤壁片幫后，煤幫無法支撐頂板，造成冒頂。

3.4 支架初撐力不夠時

采煤工作面液壓支架和煤墻同時頂板的壓力，當液壓支架初撐力達不到要求時，來自頂板的壓力就會集中到煤墻，當壓力超出煤墻的承受能力時，煤壁就會發生片幫，進而發生冒頂。

液壓支架初撐力不夠主要有以下原因：

（1）乳化液泵壓力達不到規程要求。

（2）液壓支架漏液竄液嚴重。

（3）供液時間短液壓支架沒有完全接實頂板。

（4）供液系統的壓力損失過大。

3.5 采煤機運行速度快

采煤機運行速度快，移架速度不及時，使暴露的頂板不能被及時的有效支護，使壓力向煤壁轉移，也可能導致煤壁片幫。

4 工作面片幫、冒頂控制措施

根據21212工作面具體條件，對煤壁片幫冒頂影響因素分析，提出了以下控制工作面煤壁片幫冒頂措施.

4.1 保證支架初撐力

（1）乳化液泵站部件完好，各管路不漏液。（2）工作面泵站壓力不小于30 MPa，支架的初撐力不低于24Mpa，乳化液濃度3%～5%，并經常用手持式折射儀檢查配比濃度，乳化液泵站司機，必須堅持使用乳化液自動配比裝置，保證泵站壓力達到規程要求。（3）加強檢修，供液管路不得有漏液、竄液現象，損壞元件要及時更換。（4）升架時，必須保證充足的時間。

4.2 合理控制工作面采高

合理的工作面采高，防止因采高過大發生煤壁片幫冒頂。工作面采高應控制在1.3m。

4.3 帶壓摩擦移架

當采用正常操作程序降架移架，很難保持破碎頂板的完整性，所以應采用帶壓摩擦移架增強頂板與支架頂梁的摩擦阻力，使頂梁貼著頂板擦頂前移，這樣頂板不會出現明顯松動。

4.4 加快推進速度

加快工作面推進速度，可以減少超前支護壓力對煤墻的影響，從而可以減小煤壁裂縫，片幫程度。

4.5 提高支架初撐力和工作阻力

提高液壓支架的初撐力可以減小頂板的破碎度和維護頂板的完整性，避免了煤壁片幫冒頂的發生。現場管理中要保證支架的初撐力。 （1）升支架時保證足夠的時間，使支架的初撐力不低于24MPa。（2）在日常生產中，要加強對液壓設備的管理與維修，杜絕液壓管路出現的漏液竄液現象，損壞的液壓元件要及時更換，保證泵站壓力不低于30Mpa，乳化液濃度不低于3%～5%。

4.6 回采過程中及時拉移超前架

在頂板破碎的情況下，及時拉移超前架，降低支架前梁至煤壁的端面距，以控制頂板。同時保證支架初撐力，防止空頂時間長而導致漏頂或冒頂。

4.7 人工開幫超前維護

若工作面頂板極為破碎時，停止用采煤機割煤，人工超前開幫維護。首先采用人工鎬鍬進行開幫，然后在煤墻挖梁窩，將圓木一端搭在支架前梁上，另一端放入到梁窩內并用液壓單體支撐（圓木必須頂實煤墻），每臺支架兩個鐵腿抬棚，然后圓木、芭棍、板皮、芭片等剎頂背幫。

5 結論

通過下峪口煤礦21212采煤工作面實施以上所述防治片幫冒頂的措施，有效控制了煤壁片幫和冒頂事故的發生，保證了工作面的快速推進，而且有效的控制了不安全的事故發生，實現了工作面安全高效回采。

參考文獻：

[1]劉建宇，王驚璽.綜采工作面冒頂原因及預防處理[J].煤炭工程，2016（S1）.

[2]張龍.綜采大傾角工作面局部片幫冒頂原因分析及其控制[J].煤， 2009（05）.

作者簡介：魚朋（1990-），男，陜西韓城人，本科，中共黨員，技術員。endprint