綜采工作面復合破碎頂板控制技術探討

王 琛

（1.太原理工大學， 山西 太原 030024；2.山西高平科興牛山煤業有限公司， 山西 高平 048400）

引言

煤礦行業中的復合頂板由多個部分構成，根據實際情況，煤層頂板是由泥巖、頁巖、粉砂巖及煤等煤巖互層組成的，由于頂板的復雜性和層次性，煤層頂板便是復合頂板。復合頂板材料層理節理特殊，且裂隙容易發育難以恢復，頂板的各個層次離層后，發生的彎曲弧度，其抗彎能力差，物理屬性脆弱冒進，加重了復合頂板的管理難度。若對復合頂板的管理不科學不合理，直接會影響到綜采工作面，不合理的頂板管理會導致架前冒頂事故，對綜采的高產量存在著制約。二疊系下石盒子組的開采情況是在綜采工作面下進行的，有一層是皮帶下山往里250 m處的煤層分層，因受力而發生分層，被分層的煤層厚度通常在0.6 m上下浮動，而夾矸厚度在0.8～5.2 m之間，丁6煤層厚度約為2.3～4.3 m，平均厚度為3.6 m，其二的采面沿丁6煤層回采工作能夠在固定的層面做，這種情況下煤、巖互層復合頂發展成了采面頂板，采面頂板的管理技術講究合理性，控制發現頂板一般采用綜合的破碎頂板管理工藝技術。

1 復合破碎頂板管理施工技藝

第一，及時支護。采煤機割煤之后要保證順序性，先支架后輸送機，輸送機能夠架空兩側的距離，才能保證支架前柱與輸送機的電纜槽托架之間的空隙，空隙距離要大于預留的一次截深距。移架輸送機后，支護護幫裝置作為穩固效用，防止煤壁產生片幫的情況。此外，使用伸縮梁的支架能夠保持平衡性，要及時將伸縮梁伸出，杜絕冒頂支護[1]。

第二，超前支護。采用正常的移架方法，可以保證系列在微調的控制范圍，但破碎頂板或煤壁片幫情況更嚴重的，采用此方法有待商討。超前支護的方式能夠使采煤機準確移架，使之受力位移，支護穩固頂梁頂住煤壁，避免了頂板暴壁，達到了提前支護的目的。

第三，帶壓擦頂移架。移架過程中的支柱受到工作阻力產生偏移，偏移距離太大，影響頂梁貼著頂板擦頂前移的空間，但這樣能增大阻力，避免了移架時頂板巖層的頻繁活動，頂板受移動的破壞較少。

第四，鋪金屬網。鋪上金屬網在支架頂梁上，對破碎頂板的管理效果顯著。煤壁在前控頂范圍內支架順利前移，頂板破碎時才能保證頂網能順利展開。或走上梁架在金屬網上，有利于走向梁的托力，頂板受托而產生了走向梁及金屬網的支護力，掩護向前移的方向。

第五，架走向梁。若能夠在走向梁的一端架上采面器，煤壁上和煤壁靠頂板處與走向梁連接，另一頭架在支架上掘梁窩，頂梁防止煤壁發生片幫，在靠近煤壁側打一個臨時貼幫柱，掘梁窩則不用考慮，會影響煤壁的性能。

第六，局部冒頂的處理。復合頂板發生局部冒頂，冒落區矸石會沿煤幫繼續下流，頂沿煤幫的冒落會導致矸石沿煤幫繼續下流。此時需要用探板支護，或者采用打撞楔的辦法解決此問題。冒頂處架設順山棚，使用削尖前端、長度一樣的木楔打撞楔，并將木楔放在棚梁上，末端處墊上一方木塊，煤幫的地方被尖端指向，頂板垮落處的煤幫用大錘打入，冒頂處托住巖石，防止繼續垮落。移支架時，撤去棚腿，支護梁托住順山棚梁。

第七，調整割煤移架方式。超前移架采煤機調整割煤速率，及時伸出伸縮梁，移架后固定位置，護幫裝置減少面前空頂空間及空頂面積，及時伸出護幫，同時采煤機沿底割煤，采取帶壓擦頂移架并推移循環輸送機，此外，適當加快伸縮梁的推進速度，減少面前空頂時間。

第八，預掘巷道處理。沿頂板掘出小斷面巷道，對于頻繁出現破碎的地段位置，使用單體液壓支柱，并用“∏”型鋼梁配合頂梁，鋪設金屬網支護時金屬網要干凈整潔，防止腐蝕，然后施工錨桿錨索加固，最后按正?；夭晒に嚫蠲?、移架。

綜采工作面回采過程中，在頂板裸露后采取支護，復合頂板的完整狀況在頂板相對完整的情況下能夠采用上述八種頂板管理工藝，對支護的控制較方便。對于膠結程度低的破碎復合頂板應積極管理，變被動為主動，揭露的破碎頂板膠產生的流動狀態，流動性強很難受支護控制，產生的冒頂事故會嚴重影響工作面的安全生產。對于復板固結程度較好的地段，綜合控制綜合管理，合破碎頂板頂采取的特殊針對性管理工藝，控制破碎頂板并主動采取注漿固化頂板技術[2]。

2 注漿固化破碎頂板的管理工藝

2.1 馬麗散加固機理

馬麗散具有高度黏合性，有明顯的機械性能，主要的組成成分是聚亞膠脂。將馬麗散注入巖層后，發揮其黏合性，并能使低黏度混合物滲透細小的裂縫，流動的馬麗散能夠保持液體狀態避免過度黏結，避免發生物理膨脹，冒落區內松散巖石膠有效黏膠，加固了巖松動圈，長期的周巖黏合，形成了整體，提高了圍巖的整體承載能力，有效控制了巷道頂板的垮落。

2.2 馬麗散注漿固化管理

第一，控制位置和時間選擇。綜采工作面巷道掘進時，順序且穩定性結合，沿著頂板掘進才會將煤層變薄，當煤層夾矸變厚，注意此變化，綜合采面頂板發生變化時候為最佳時機，因此在機巷掘到1 600 m處，揭露落差大于5 m的斷層處是最為科學的，在這個位置適宜采用馬麗散注漿液加固管理。第二，控制注漿參數的調整。布置8個孔間距不大于1.5 m，深孔3.5～4.8 m的循環注漿孔在冒頂區位置，控制馬麗散樹脂與催化劑的配合比，加固控制深度5～6 m范圍。

2.3 施工工藝

首先，使用高壓膠管連接注射槍和注漿泵在打眼埋設注漿，吸收催化劑的同時，保證注漿泵的馬麗散樹脂和馬麗散催化劑融合，當開泵注漿的噴注壓力持續升高，此時沖洗機具，最后才能停泵并拆卸注射槍。注漿孔采用的是鉆孔直徑28 mm，鉆孔深3.5～6.0 m的頂錨桿機，注漿壓力控制著每個孔注漿量，因此，施工時必須嚴格控制注漿壓力。設計壓力在適當范圍內，一旦達標，需換孔注漿或停止注漿，并使用配備的注漿專用鉆桿來施工。注漿要有順序性，第一遍由上而下，注漿結束后再次對注漿區清理碎片和煤渣。此外，采面過斷層冒頂區期間，運用綜合頂板管理控制技術是最優措施，提高了圍巖的整體性和穩定性，斷層冒頂區域的采面工作也進展順利，既促進了采面的安全生產，又取得了顯著的經濟效果[3]。

3 結語

受綜采工作面復合破碎頂破碎性影響，在這種情況下如果不及時采取相關措施予以處理，不但會對礦產開采工作帶來嚴重影響，更有可能造成重大安全事故。有鑒于此，在充分結合部分實例研究、有關文獻查閱及工作實踐情況下就綜采工作面復合破碎頂板控制技術進行探討，以期為保障礦產開采提供有力支撐。

[1]史赫明.綜采工作面復合破碎頂板控制技術探討[J].中國科技博覽，2015（19）：237.

[2]于偉.軟煤綜采工作面復合破碎頂板控制技術探討[J].山東煤炭科技，2017（9）：33-34.

[3]高林.簡析煤礦回采工作面破碎頂板控制關鍵技術[J].科學技術創新，2017（15）：21-23.