綜采放頂煤工作面常見問題分析與解決方法研究

岳鵬

摘要：在綜采放頂煤采煤技術的應用中，回采工作面極易被以下因素影響：條件較差的煤層賦存和相對復雜的地質開采環境，以致發生瓦斯濃度大和支架倒甚至歪斜，還有漏頂和煤壁片幫的后果，無法進行安全生產和正常回采工作面。

關鍵詞：煤壁片幫;漏頂;支架倒斜;瓦斯涌出

1 開采放頂煤概述

1.1 工作面

某礦煤層3號的厚度在3.0～6.0 m內，所以大約可達4.7 m的平均厚度，具備相對簡單的煤層結構，上部透氣性不是很好，因為是黃土和粉末狀，中部是泥巖夾矸，厚度約為0.1～0.2 m，煤層存在0.97的變異系數，而下部一般是粉末和碎塊狀。掘進方向順著煤層頂板進風順槽，可以進風以及運輸煤炭和行人。巷道支護選擇了錨網索梁，具備3 000 mm的斷面凈高和4 600 mm的斷面凈寬。頂板工作面選擇液壓支架的型號是ZF4000/14/28，支護型號是ZFG4800/19/30，支架支撐高度具有1.4 m的最小值和2.8 m的最大值。布置工作面是2.0 m的采高和150 m的長度，頂煤選擇2.7 m的厚度，當1：1.35采放比時，可達93%的回采率。開采方式選擇后退式傾斜長壁俯斜模式，采煤機械化綜合放頂煤時，放頂煤緊隨割刀煤后進行，管理頂板的作業模式是“一采一放”的全部垮落法。

1.2 放頂煤具體操作過程

綜放工作面割煤方式是單向斜切從端部進刀，而落煤得割煤方式則是雙向的，因為其采煤機為雙滾筒模式，上部煤的割煤方式利用前滾筒，下部煤的割煤方式利用后滾筒，最后刮板前部輸送機把最終的落煤運出，刮板前部工作面的輸送機還可以利用推溜過程鏟入余煤，而礦山壓力將頂煤冒落破碎后順著支架切頂線下來，再利用自溜自裝模式下的尾梁支架放煤口達到運輸機的后部刮板。采煤放頂的主要流程包括：維護端頭并檢修機電，接著注水煤層并完成割煤和幫板的收護，在進行支護前探后將護幫板打開，然后輸送機推前部，緊接著伸縮梁收回去，完成移架后再放頂煤，最后一步是輸送機拉后部。

2 開采放頂煤常見現象

2.1 發生嚴重的漏頂及煤壁片幫情況

因為工作面進行放頂煤時會遇到較厚的煤層，在煤質松軟環境中的煤機進行割煤時極易出現煤壁片幫現象，頂煤冒落主要因為較大的端面距，所以最終出現了漏頂現象。煤機割煤因煤質松軟出現的漏頂和煤壁片幫后，無法在支護煤壁環節將護幫板打開;此外，而且下扎支架前因為較薄的頂煤而無法有效地托住，頂煤冒落便出現在拉架環節;另外漏頂和煤壁片幫還與采高超高以及支架接頂不實有關。

2.2 極易出現支架倒架

當支架頂底沒有嚴密貼合時，會因不均衡的受力和互相制約的兩個支架而出現采煤工作面出現支架倒架的后果。頂煤部分發生片幫主要是因為采高較高出現的，此時移架極易出現倒架也是因為未完美貼合頂部;割煤后的拉架支護不及時也會出現漏頂倒架的后果;操作完成后必須及時將手把歸零，否則支架在移動或者下降上升時便會交錯重疊支架。頂底板遇到破碎頂板甚至斷層區域，因圓木接頂不及時和不平整的平面，會出現個別歪斜支架，當操作不當或者不及時恢復支架未便會出現大面積的歪斜倒架。整體漏頂的情況是因為嚴重的片幫被松軟的煤質導致的;當較慢的開采出現在空頂環節，過久暴露較低的頂板會發生漏頂倒架，主要原因是未及時剎頂。

2.3 涌出持續上升的絕對瓦斯量

通常開采放頂煤遇到煤層較厚時，必須在某個厚度的煤層或者順著底板煤層，布置采煤工作面為2～3 m范圍的采高。本礦的瓦斯相對較高，所以瓦斯含量在煤層里也不低，及時提前打鉆抽放了煤層里的瓦斯含量，其剩余的瓦斯也不低，主要是因為破碎、松軟的煤質，所以瓦斯濃度無法利用抽放達到良好的效果。故，當煤體破碎出現在回采中，釋放的煤體瓦斯會導致增加上隅角回風處的瓦斯含量，由于未充分垮落頂板，因此出現懸頂，在采空區會大量堆積瓦斯，當瓦斯超出上隅角最大限度的百分之一時還未制定相關措施，則會影響回采進度，出現啟動瓦斯電閉鎖的現象。

3 綜采放頂煤的處理對策

3.1 控制漏頂和煤壁片幫的方案

3.1.1 漏頂時實施處理措施

工作面出現漏頂甚至煤壁幫后必須馬上停止作業，進行相關的處理措施。當漏頂是因大范圍的工作面片幫導致的，就要利用板皮結合圓木完成剎頂，去達到支架貼合頂板的目的。必須堅持每日十二點注水到煤層濕潤煤體，可以解決煤體松軟的缺點，使其更加黏結。工作面完成放頂煤的割煤動作以后，必須將護幫板立即打開，煤壁提升了支護面積后才可完成煤壁的支護動作。剛進行下扎支架時，小循環的人工開幫也可實現下扎效果。回采工作面放頂煤時，必須牢牢把握采高，切忌超過支架限高。

3.1.2 移架時可以帶壓完成

擦頂帶壓移架：對支架進行操作拉移手把，設置位置到拉移處，而垂直位置則是護幫板的第1和第2級，降架是利用的降架手把設置的，在遇到前移的支架時，要復“零”的是降架手把，才能拉移復位支架。

超前移架：此動作發生的前提是，采煤機遇到嚴重破碎的頂板及片幫狀態，超前移架前無需完成割煤，剩余操作之后進行。尤其是破碎地段，遇到無法超前移架情況時，采煤機前滾筒動作后緊接著移架，實現移一架緊隨割一架之后。需要借助相關措施，才能在支架限高前提下滿足要求的初撐力，煤壁前移必須借助合理的支撐壓力。

3.2 預防倒架

支架工要時刻關注工作面是否出現了倒架，并做出調架動作。遇到較嚴重的情況后，必須集中力量完成安全措施，杜絕問題嚴重化。

工作面倒架大面積發生時，頂幫維護好才能扶架，特別是上方頂板和支架前方。剎頂和剎嚴設置在破碎頂板段，用到人工開幫時，要鋪設的人工假頂選擇單體鋪設和圓木結合金屬網。扶正順序是由上至下。扶架后要墊好底背好頂，保證頂板接實升緊的支架。

4 結語

綜采放頂煤當前的幾種方法無法合理地解決相關問題，經多次實驗和研究最終確定后期方案是引進相關的措施，如安裝留頂煤和擋矸超前支架，可以解決地質條件較差時在開采放頂煤過程中可減少瓦斯和煤的突出問題，達到了安全的礦井生產要求，可以為同行業提供相關經驗。

參考文獻：

[1] 宋沛鑫.深部煤層綜采工作面礦壓顯現規律研究[J].煤炭科技，2020（4）：66-68.