關于綜采工作面破碎頂板控制的研究

王曉丹

摘 要：煤礦開采過程中所處地理環境較為復雜，在加上其他方面因素的影響，綜采工作面頂板面臨極大的壓力，一旦產生破碎現象就會給生產造成安全威脅。鑒于此，文章對綜采工作面破碎頂板控制方法進行探討。

關鍵詞：綜采頂板;工作面;頂板破碎;破碎控制

引言

通過實際的調查發現，我國大部分煤礦行業的煤層頂板由多種材料組成，其中包括泥巖、頁巖、煤等，但是頂板具有一定的復雜性和層次性，為此在很多煤礦行業當中使用的都是復合頂板。頂板在實際的使用過程當中會受到很多因素的影響，出現裂隙后期難以進行恢復，自身的抗彎能力較弱，在頂板的各個層面經過離層之后，對頂板的管理變得更加困難。

1 綜采工作面破碎頂板產生的主要原因

首先，煤壁片幫嚴重。受斷層應力、回采壓力影響，工作面回采時位于工作面前方15m范圍內出現應力集中現象，對工作面煤壁作用力加大，造成煤壁出現剝離破壞，出現片幫現象，通過現場觀察發現，煤壁片幫范圍位于工作面頂板往下1.5m范圍內，煤壁片幫后致使端面空頂距加大，導致端面頂板出現破碎現象。其次，支架支護效果差。由于工作面進入斷層應力區，頂板出現破碎現象，造成支架支護效果差，支架初撐力、工作阻力達不到額定值80%，支架頂梁與破碎頂板接觸不嚴實，在移架后支架出現后傾現象，支架前探梁對頂板起到局部支撐作用，頂梁與工作面煤柱對端面處頂板產生剪切破碎，導致端面空頂處頂板破碎現象。

2 綜采工作面破碎頂板處理的有效對策

2.1處理局部冒頂

如果復合頂板發生局部冒頂現象時，矸石會從冒落區沿著煤幫往下流，頂沿煤幫的冒落在一定程度上也會導致矸石往下流。因此工作人員要合理地利用探板進行支護或者打撞楔的辦法進行處理。工作人員可以在冒頂處對順山棚進行架設，在削尖的前段使用打撞楔的木楔長度必須保持一致，之后要將木楔放在棚梁上，可以將方木塊在末端的位置進行墊入，用錘子將煤幫打入頂板的垮落部位，最后再將支架移去，棚退撤去，順山棚梁能夠經過支護梁進行托住。

2.2破碎頂板煤巷架棚支護的施工

整個破碎頂板煤巷架棚支護的施工分為三個階段，分別是開工前、班中和放炮后，在每一個階段需要按照操作規程進行施工，對于敲幫問頂，發現危險隱患時要隨時的進行記錄，找出解決問題。根據圍巖的性質和掘進工藝來采用相應的支護形式，這樣能夠合理的保證整個破碎頂板煤巷架棚支護的安全性。如果發生隱形的危巖，必須要將空頂的距離進行縮小，同時也要采用臨時支護和錨桿支護的方式進一步保證其安全性。在對頂板破碎或者煤壁較軟的地方，需要根據其地質條件在正常的掘進情況下，采取震動炮的形式用掘進機進行掘進，這種方式能夠提升掘進的有效性，同時也可以在放炮前增加相應地的支架來進行支護。如果發生危險，要及時的采取有效措施，保證頂板的安全性。對于炮掘工作來說，需要對整個巖石進行振動，所以要控制好裝藥量以及放炮的順序，在前后都需要對周圍的巖石進行了解，通過破碎帶來進行注漿加固，也可以根據圍巖的條件采取超前支護和前探梁支護等形式，保證支護的全面性。

2.3注漿加固技術應用

為了提高工作面破碎頂板承載能力，降低勞動強度及支護成本費用，可以采用水玻璃注漿加固技術進行破碎頂板維護。采用一定比例的水玻璃與泥漿進行混合攪拌，以液態形式通過高壓作用沿著破碎巖體裂隙滲透擴散。水玻璃混合液硬化后會析出高強度粘附力的硅酸凝膠，并與巖體產生高度粘合形成一體，從而充分堵塞巖體裂隙孔，并在表面形成連續封閉膜，提高了巖體膠結穩定性，強化了圍巖松圈，使巖體整體穩定性得到改善。首先，預埋注漿管。注漿管采用長度為2.0m、直徑為40mm鋼管，鉆孔內共計埋設3節注漿管，管與管之間采用絲扣連接，最后一節鋼管外露鉆孔孔口0.5m，并在端頭安裝控制球閥。其次，注漿工序。注漿鉆孔施工完后，將注漿管埋入鉆孔內并進行封孔處理，注漿管端頭安裝流量控制球閥后與注漿軟管連接，并將軟管另一端與高壓注漿泵出漿口連接。將注漿泵吸漿籠頭分別插入水玻璃、水泥漿液桶內，開啟注漿泵及流量球閥進行高壓注漿。另外，注漿壓力調節。注漿壓力主要通過控制注漿泵供風量實現泵量控制，從而得到注漿壓力控制的目的。在注漿前期注漿壓力升高相對較慢，可采用大泵量注入，注漿后期壓力升高相對較快時，可采用小泵量注入。當注漿壓力達到設計值時，維持小泵量注入5min后可停止注漿。

2.4鋪金屬網

支架可以在煤壁的前控頂范圍之內進行前移，頂網也能夠在頂板破碎之后及時地進行工作。在綜采工作面進行工作的時候，支護要在頂板裸露之后進行作用，在頂板比較完整的條件下可以使用上述幾種管理方式進行管理，這樣能夠比較便利地實現對支護的控制。另外，煤礦行業還要對膠結程度較低的破碎頂板提高重視，結合實際的生產情況主動積極地對其進行管理，破碎頂板膠產生的流動狀態被發現，然而支護很難對這種流動性進行有效的控制，在一定程度上導致了冒頂事故發生，從而對整個生產過程帶來很大的影響。對于頂板固結程度較高的地區，可以進行綜合管理，結合實際的破碎板頂采取針對性的管理工藝。

2.5錨桿支護

在對巷道支護形式進行選擇時，需要保證其支護形式與實際的煤層分布情況相符合，通過對參數的合理選擇，能夠保證巷道支護的效果，使其達到安全生產的要求。與傳統的支護形式相比，錨桿支護是當前經常運用的一種支護方式，其技術性和經濟性都比較明顯。錨桿支護可以利用周圍的巖層增強承載能力將承載體的綜合能力進行有效的保證。一般棚式支護是屬于被動支護，這種方式的阻力比較小，在周圍發生變形時不能達到很好的支護效果，而通過錨桿支護方式能夠化被動為主動，在出現變形之前，有效地對其狀況進行改善，也能夠保持巷道周圍的長期穩定。一般在相同的地質條件下，通過錨桿支護的方式能夠對周圍的壓力進行抵消，同時也能夠根據變化規律來有效的設計，對整個支護系統的工作情況進行了解，能夠保證施工質量和施工效率。

結語

綜上所述，掘進工作需要全面系統安全，對于破碎頂板煤巷進行掘進的過程中，需要靈活的選擇支護形式，通過對當前的地質情況和自然條件的綜合分析來選擇合理的支護處理措施，保證施工的安全和全面性。這樣能夠明顯的降低頂板的事故，保證整個生產過程的安全。