煤礦綜采工作面頂板支護管理研究

張保林

（山西陽城陽泰集團西溝煤業(yè)有限公司，山西 晉城 048100）

引言

在現階段我國煤礦生產作業(yè)中，確保生產安全是關鍵前提，要求對各類常見安全風險因素的規(guī)避，由此更好降低各類安全事故發(fā)生幾率。從煤礦綜采工作面的生產作業(yè)中來看，頂板事故是比較常見的威脅因素之一，伴隨著頂板出現下沉、塌落以及斷裂等事故，不僅會影響到煤礦綜采工作面的正常有序生產，還極有可能造成人員傷亡，要求采取適宜合理的策略進行優(yōu)化防治[1]。頂板支護就是煤礦綜采工作面中不容忽視的關鍵技術手段，其可以借助于適宜合理的支護方式，規(guī)避頂板事故，具備較高研究價值。

1 煤礦綜采工作面頂板支護技術

1.1 支撐式液壓支架支護

煤礦綜采工作面頂板支護可以采取支撐式液壓支架予以處理，這也是相對較為傳統(tǒng)的一類支護模式，可以在綜采工作面中提供較為穩(wěn)定可靠的支護體系，進而規(guī)避可能出現的頂板病害問題。在支撐式液壓支架的應用中，其往往需要合理布設頂梁和立柱，促使兩者可以形成較強的支護結構，由此針對頂板進行可靠支撐。當前支撐式液壓支架的頂梁往往設置在3 m～5 m 之間，立柱則需要結合不同煤礦綜采工作面實際狀況進行合理留設，一般在6 根～8 根左右。從支撐式液壓支架的應用效果上來看，可以體現出較高的承載能力，尤其是在一些豎向壓力較大的煤礦綜采工作面上，更是可以形成較強的支撐效果，有助于維系該區(qū)域的整體穩(wěn)定性[2]。但是該類頂板支護方式的應用往往不具備理想的水平承壓能力，進而也就無法具備較高穩(wěn)定性，容易在后續(xù)長期應用中出現變形風險，需要技術人員予以優(yōu)化應對?，F階段支撐式液壓支架主要在穩(wěn)定以及非破碎的頂板中得以優(yōu)化運用，效果相對比較理想。

1.2 掩護式液壓支架支護

在煤礦綜采工作面頂板支護處理中，掩護式液壓支架同樣也較為常見，可以實現對于煤礦綜采工作面的有效支護，尤其是在采空區(qū)防護方面，掩護式液壓支架的應用價值不容忽視。在掩護式液壓支架的應用中，最為關鍵的手段就是合理設置掩護梁，要求結合煤礦綜采工作面實際狀況，在頂梁和底座之間合理設置掩護梁結構，進而借助于鉸接以及連桿等方式進行整體支護，由此形成的頂板支護結構具備較為穩(wěn)定的效果。在掩護式液壓支架的應用中，掩護梁的設置要求考慮到生產作業(yè)狀況，能夠預留出充足的作業(yè)空間，避免可能由此形成的嚴重煤礦開采干擾問題。一般掩護式液壓支架在應用中不需要設置過多的立柱，1 根～2 根支柱就可以形成較為理想的頂板支護效果，但是需要在側面設置側翼護板，由此實現對于側面矸石的積極應對，解決該方面干擾問題。從掩護式液壓支架的應用效果上來看，其往往能夠表現出較高的水平承載能力，確保煤礦綜采工作面在水平方向上具備理想穩(wěn)定性，在局部區(qū)域同樣也能夠形成理想的抗壓強度，可以有效實現作業(yè)面的掩護[3]；但是因為掩護式液壓支架的立柱相對較少，往往很難形成理想豎向承載能力，切頂性能相對也比較差，需要在實際應用中慎重選擇。掩護式液壓支架往往可以在破碎頂板支護中發(fā)揮積極作用，但是如果頂板面臨的垂直壓力過大，則應該盡量避免選擇該方式。

1.3 混合式液壓支架支護

在煤礦綜采工作面頂板支護處理中，鑒于支撐式液壓支架和掩護式液壓支架在應用中表現出來的優(yōu)劣特點，采取混合式液壓支架同樣也至關重要，尤其是對于一些水平以及垂直方向上均存在較高壓力時，上述兩種頂板支護方式都難以形成良好適用性，如此也就需要借助于混合式液壓支架，由此形成全面支護效果。在混合式液壓支架應用中，因為該頂板支護結構不僅僅存在掩護梁，同樣還設置了充足的立柱，可以較好實現垂直以及水平兩個方向承載能力的提升，有助于更好保障煤礦綜采工作面的整體穩(wěn)定性。雖然混合式液壓支架在煤礦綜采工作面頂板支護中的應用確實可以表現出明顯優(yōu)勢，但是因為其自身結構較為復雜，涉及到的支護構件相對較多，加大了安裝布置難度，容易在頂板支護體系構建中出現偏差混亂現象，同時增大了后續(xù)維護工作的難度。當然，混合式液壓支架在實際應用中同樣還會產生較高的成本，對于很多煤礦工程項目可能會形成較大負擔，并沒有在當前得到普遍推廣運用。

1.4 懸空頂板支護方式

在煤礦綜采工作面頂板支護工作開展中，懸空頂板是需要引起高度重視的類型，其硬度相對較高，且面積比較大，支護工作面臨較大挑戰(zhàn)，要求采取適宜合理的方式予以個性化處理。懸空頂板支護處理因為面臨著極其不穩(wěn)定的壓力，出現冒頂事故的幾率較高，進而也就需要采取相匹配的支護結構予以積極應對，要求借助于高壓注水或者是深孔爆破的方式進行優(yōu)化放頂，然后在營造出相對穩(wěn)定結構體系后，再結合實際狀況布設液壓支架，促使相應支護體系更為穩(wěn)定可靠。當然，因為煤礦綜采工作面的特殊性，一些項目難以進行放頂處理，進而也就必然對于頂板支護結構提出了更高的要求，需要確保其具備更大噸位，并且還需要注重進行實時監(jiān)控，以便結合不同情況予以適應性調整，確保來壓情況可以得到及時應對，避免在煤礦綜采工作面中出現嚴重安全事故[4]。

1.5 高度破碎頂板支護方式

煤礦綜采工作面中頂板支護還需要高度關注一些高度破碎頂板，要求促使該類區(qū)域也可以形成較為理想的支護效果，應該結合實際狀況予以優(yōu)化選用?；诟叨绕扑轫敯逯ёo處理而言，如果來壓相對不大，則可以直接借助于掩護式液壓支架協同金屬網予以優(yōu)化應對，首先借助于金屬網予以全面支護處理，避免破碎頂板產生塌落風險，然后再合理布置掩護式液壓支架，力求較好解決頂板破碎問題。但是如果高度破碎頂板的來壓相對較大，則需要采取混合式液壓支架進行優(yōu)化布置，促使該類液壓支架體系能夠較好實現對于頂板壓力的積極應對，同時也需要借助于金屬網進行輔助防護處理。結合高度破碎頂板的具體表現，如果需要支護的面積相對較大，則需要合理增設一些走向梁，以此形成更為理想的全面支護效果，且便于后續(xù)帶壓移動，更好提升相應支護體系的應用價值。

2 煤礦綜采工作面頂板支護管理措施

2.1 工作面頂板分析

煤礦綜采工作面頂板支護管理需要首先對于支護目標準確掌握，在全面了解工作面頂板具體狀況的基礎上，設置相匹配的支護結構，確保煤礦綜采工作面的安全可靠生產?；诿旱V綜采工作面頂板分析工作的開展，勘察工作要求落實到位，能夠對于所有區(qū)域的頂底板形具備準確認知，了解其巖石類型以及厚度，并且深入分析其巖性特征，以此更好明確其可能對于煤礦綜采工作面帶來的不利安全威脅，可能出現的各類頂板事故也能夠全面掌握，由此明確頂板支護的目標和要求[5]。這也就需要優(yōu)選適宜合理的勘察分析手段，確?？辈燧^為便捷全面，且能夠具備理想的準確度，以此構建出較為理想的煤礦綜采工作面頂板支護前提。

2.2 優(yōu)選頂板支護方式

在煤礦綜采工作面頂板支護工作開展中，為了達到最為理想的支護效果，首先應該注重選擇適宜合理的頂板支護方式，避免因為頂板支護體系不當產生較多危害問題。在頂板支護方式選擇時，最為關鍵的兩個考慮依據是適用性和經濟性，要求以此構建最佳頂板支護結構，確保煤礦綜采工作面得以安全有序生產。從頂板支護方式的適用性角度來看，技術人員應該首先全面了解煤礦綜采工作面的實際狀況，對于頂板面臨的壓力予以準確測算，明確其對于頂板支護結構應用提出的要求，由此匹配性選擇適宜合理的支護方式，確保該支護方式的應用能夠具備理想的頂板支護效果，實現對于各方面危害因素的防控，維系煤礦綜采工作面的安全可靠運用[6]。在此基礎上，對于不同頂板支護方式應用所需要的資金投入量也需要準確評估計算，進而探討其是否符合成本要求，力求采取最為經濟適宜的方式，確保頂板支護方式可以在后續(xù)得以優(yōu)化運用。基于該方面要求，在一般煤礦綜采工作面頂板支護處理中，如果能夠單獨運用支撐式或者是掩護式液壓支架，則應該優(yōu)先單獨設置運用，在單獨應用不滿足支護要求時，再運用混合式液壓支護結構。如果煤礦綜采工作面相對較為復雜，遇到的問題也比較特殊，則往往需要予以個性化分析，確保頂板支護結構最為適宜合理。

2.3 優(yōu)化計算分析

煤礦綜采工作面頂板支護還應該切實做好計算分析工作，由此確定較為準確適宜的各個參數，進而更好保障后續(xù)頂板支護體系的可靠性和實用效果。在計算分析工作開展中，首先應該高度關注礦壓的準確計算，要求結合相應勘察結果，準確計算礦壓分布狀況，以此明確工作面頂板對于支護體系產生的最大壓強，將其作為后續(xù)頂板支護工作處理的重要參考依據，有效規(guī)避可能出現的支護體系不勝任問題。對于頂板支護中所用的液壓支架應該具備的支撐強度同樣也需要準確校驗分析，要求能夠重點從液壓支架面臨的工作阻力、初撐力以及支護強度等多個方面進行準確計算分析，由此確定出相應液壓支架設置指標，保障由此構建的頂板支護體系可以表現出更強的應用價值。另外，對于控頂距進行準確計算同樣不容忽視，技術人員應該結合實際開采需求以及頂板狀況，準確計算最大控頂距以及最小控頂距，避免該方面存在的問題影響后續(xù)支護成效[7]。

2.4 注重動態(tài)監(jiān)管

煤礦綜采工作面頂板支護往往還需要加大動態(tài)監(jiān)管力度，要求實時了解頂板支護體系的應用狀況，對于可能出現的異常問題能夠做到及時掌握和有效處理，由此更好規(guī)避各類事故。因為煤礦綜采工作面在生產作業(yè)中往往會出現較大的變動，最初構建的頂板支護結構很可能會出現不適應問題，由此產生較為惡劣的危害，要求技術人員能夠予以實時關注，在明確動態(tài)變化因素后，注重采取相匹配的策略予以優(yōu)化調整，以此更好提升支護體系的適應性，確保相關事故得以實時防控。當然，現階段煤礦綜采工作面頂板支護中同樣也出現了越來越多的新技術和新方法，同樣也需要及時更新升級，以此營造更為理想的支護成效。

3 結語

綜上所述，煤礦綜采工作面頂板支護工作在現階段面臨著更高的要求，一旦頂板支護出現問題，則很容易釀成頂板事故，要求技術人員能夠在全方位勘察了解煤礦綜采工作面頂板狀況的基礎上，選擇適宜合理的頂板支護方案，確保相應支護體系更為穩(wěn)定可靠。