淺談富力煤礦-450中22層工作面破碎頂板綜合控頂措施

摘 要：煤礦工作面破碎頂板綜合控頂工作是保證煤礦安全生產的重要內容，破碎頂板對煤礦生產的安全威脅較大。本文將重點對富力煤礦-450中22層工作面受地質構造等問題出現頂板破碎時進行綜合控頂技術進行分析，采取合理有效的措施，保證煤礦安全。

關鍵詞：采煤工作面;破碎頂板;綜合控頂;措施

1.引言

煤礦工作面破碎頂板嚴重威脅煤礦生產安全，是煤礦研究中的主要問題之一。本文將重點對富力煤礦-450中22層煤礦破碎頂板問題進行分析，對工作面綜合控頂措施進行針對性的分析。

2.工作面概況

富力煤礦-450中22層本區走向長234米，傾斜平均長110米，煤層平均傾角29o，煤層平均厚度5.27米，工作面設計開幫高度2.0米，放煤高度3.27米。區域范圍內煤巖產狀變化較大，構造比較復雜。區域內有f1、f2、F24斷層影響。f1斷層走向N35°W，傾向W35°S，傾角70°，落差20米。該斷層為正斷層;f2斷層走向N12°W，傾向E12°S，傾角45°，落差大于10米。該斷層為正斷層;F24斷層走向N41°W，傾向W41°S，傾角40°，落差30-50米左右。因受以上斷層影響，局部伴生一些小的斷層，并出現褶曲牽引現象，使煤層傾角變大，對回采有一定影響。

目前條件下大部分工作均揭露出斷層結構，容易出現冒落等問題，影響正常回采工作開展并且斷層和褶曲結構瓦斯賦存異常，如果沒有良好的控制工作面頂板將會造成大規模的冒頂事故出現，影響礦井安全生產。

3.影響工作面破碎頂板控制的條件

3.1 地質構造

煤層和圍巖周圍的巖體強度是質地構造需要考慮的重要因素，此外還包括節理類型、裂隙發育情況、斷層分布等問題。隨著工作面開采不斷推進，煤礦周圍巖體的應力穩定性受到破壞，原本施加于上部頂板巖層的應力轉移釋放，如果巖層的強度不夠，則容易導致頂板破碎。如果巖層節理和裂隙發育，在受到額外的應力作用后將會導致巖層發生破碎和冒落，冒落后由于本身的分散應力形成應力集中，仍然容易出現安全問題。如果該位置工作面斷層褶曲發育，則構造帶周圍的巖石破碎，非常容易引發頂板冒落。

3.2支架初撐力和支護狀態

在工作面回采過程中，由于地下環境復雜等因素，本身支架移動之后穩定下降，達不到原本的初撐力，難以保證對頂板有效支撐，可能出現頂板破碎事故。礦區本身地質條件相對復雜，工作面整體的起伏角度大，一旦偽傾角掌握不足，工作面輸送機便會上下移動，支架難以垂直，相鄰支架之間呈現臺階錯位，不能形成平面支撐效果，降低支護質量。支架歪斜會導致頂梁和頂板接觸不佳，支護面積變小，加劇頂板破碎發生。

3.3支架端面距

工作面在向前推進時本身支架會受到頂板破碎和傾角變化影響，出現歪斜、咬架的問題，支護效果難以保證。仰采時工作面提刀幅度如果過大，將會導致支架向后仰過過多，端面距增加。如果煤層相對松軟，則端面距會進一步增加，相對控制頂板更難。

3.4 推進速度

工作面的頂板控制工作與推進速度也存在一定的關系。如果工作面推進速度較快，整體應力變化時間較短，受到周期來壓的影響較小，因此相對控制效果比較好;如果推進速度較慢，那么周期來壓相對較大，壓力會向前移動至工作面出，導致煤壁片幫，支架的端面距增加，同時頂板受力破碎，增加頂板控制難度，導致工作面的推進速度越來越慢，降低生產效率。

4.工作面支護設計

4.1支護強度計算

注：P—支護密度? 根/m2;? ? D—頂板單位面積載荷量? T/㎡

K—單體支柱支撐強度（30T/根）;M—設計開幫高度

R—支護強度? ?T/m2;V—頂板煤巖容重取2.0 T/ m3

1.06—兩組支架之間支護的寬度（0.76+0.3）m;支架立柱的工作阻力 T

頂板單位面積載荷量D=8.M.V=8×2.0×2.0=32.0 T/m2

支護強度計算：

最大控頂距時支護密度：P大 =5/（3.7×1.06） = 1.275根/m2

最小控頂距時支護密度：P小 =5/（2.8×1.06）= 1.68根/m2

最大控頂距時支護強度：R大 = （5×30）/（3.7 ×1.06）= 38.2T/m2

最小控頂距時支護強度：R小= （5×30）/（2.8×1.06 ）= 50.54T/m2

4.2支護方式和參數選擇

根據上述計算工作面選擇天津市鵬程液壓支架廠生產的BDY型并聯頂梁液壓支架支護頂板，完全能夠滿足工作面支撐能力的要求。

ZH1600/15/26B支架主要技術參數：

5.采煤工作面破碎頂板綜合控制措施

5.1優化工作面設計工作

根據實際地質條件的調查應當盡可能減少觸及存在褶曲構造較大的位置，分散褶曲位置的煤層由兩個工作面完成。

當巷道掘進時，如果發現斷層和構造帶時，應當及時的調整施工角度，巷道坡度越大則頂板破碎管理難度越大;在巷道行進時應當盡量保證順平或者按照一個方向前進，避免出現彎曲或者變向，特別是頂板位置，如果出現變向將會直接導致該位置形成應力集中，導致問題的出現。

5.2確保支架支護強度

在移動支架完成后，應當升高支架，使其仍然保持初撐力效果。在移動時，首先啟動千斤頂，逐步的對其進行卸載，保證支架頂梁和頂板之間存有支撐阻力，設備帶壓前進，在一定程度上控制頂板下沉量和破碎程度。

破碎頂板位置可以前期準備好金屬網進行鋪設安裝，從而降低頂板冒落造成的危害;同時沿著工作面的傾向位置安置工字鋼，避免支架錯茬導致支架頂梁不齊，提升支護質量。

5.3提升推進速度

制定合理的推進速度，制定相應的推進速度計劃，工作面每月推進量大于50m。在推進工作面，應當在合理范圍內適當加快推進速度，避免慢速推進，降低由于壓力前移作用導致的頂板破碎問題。

5.4 施工超前管棚

工作面頂板破碎、煤壁不片幫時，可以實行在工作面內煤壁肩窩搭建施工超前管棚，然后結合金屬網形成維護效果，在拉動支架時需要控制高度來保證前梁能夠托起管棚。如果煤壁片幫較大時，不僅需要鋪設金屬網來保護，同時還要沿傾向線設計工字鋼，在下部設置貼幫柱。如果片幫過于嚴重或者已經出現大面積冒頂時則不適用超前管棚。

5.5注入加固材料

如果頂板過于松散，可以提前注漿將松散的煤巖體形成統一的整體，具備一定的承載能力。通過注入高強度的漿液可以對煤巖體內的裂隙進行填充，形成具有高強度的構架，提升煤巖體內部的粘結力和內摩擦角，從而有效的提升巖體的強度，從而利用提升的承載力實現主動支護。

6.結束語

采煤工作面破碎頂板對于煤礦的安全生產具有重大影響，如果沒有良好的進行控制將會導致重大的安全事故。在綜合控頂措施制定時應當以預防為主，加快推進速度，保證支護強度能夠達到要求。當出現相應構造問題時，應當及時的采取上述措施來提升頂板的強度，保證工作面正常生產。在實際生產過程中，應當實時關注工作面的變化，制定針對性強的措施來保證頂板控制效果，保障安全生產工作開展。

參考文獻：

[1]拜志軍. 采煤工作面破碎頂板綜合控頂措施研究[J]. 山東煤炭科技， 2017（1）：27-28.

作者簡介：

于國鋒 男 1984年出生，2008年畢業于黑龍江科技學院采礦專業，現工作于龍煤鶴崗礦業有限責任公司富力煤礦三采區，主要負責采煤技術及管理工作。