特厚火成巖頂板管理的研究與實踐

摘要:皖北煤電集團孟莊煤礦是一個受火成巖嚴重侵蝕的礦井，井田內火成巖體巖性較為單一，均為花崗斑巖，主要以巖床形式從煤層頂板侵入，巖體連續，厚度穩定，與圍巖接觸面比較光滑平整，巨厚的火成巖給工作面的頂板管理帶來了很大的難度，本文通過孟莊煤礦3920工作面火成巖頂板管理的實踐總結，對火成巖頂板的安全管理進行了初步研究與探索。

關鍵詞:火成巖;頂板;研究;實踐

1 礦井及工作面概況

皖北煤電集團孟莊煤礦位于蕭縣城東南2km，該礦1970年破土動工興建，1975年簡易投產，設計年產量30萬噸，含煤地層為石炭二疊系，可采煤層自上而下分別為3、41、42、和5煤層，其中3煤層為主要可采煤層，41、42和5煤層為局部可采煤層。而3920工作面位于孟莊礦九采區北翼，該工作面受火成巖侵蝕極為嚴重，巖漿從煤層頂部侵入，形成了平均厚5.5m的火成巖頂板，其上又是厚達7m的砂巖(見附圖1)。

2 頂板管理分析

由于該工作面為火成巖頂板，性質堅硬，回采時頂板不能隨采隨落，在采空區必然會形成大面積的懸頂，若不采取措施，當頂板達到極限跨距時會突然斷裂，一方面頂板突然來壓造成推棚事故，另一方面形成巨大的空氣沖擊波，不僅將老塘內的瓦斯和煤塵瞬間向兩巷涌出，造成風流逆轉和瓦斯爆炸事故，而且沖擊波的能量會造成設備損壞和人員傷亡。因此，如何在初放時安全的將火成巖頂板放下來就是工作面開采首要研究任務。

3 強制放頂技術

3.1 放頂技術參數及技術措施

初放前，在新放頂線外(老塘)側0.2m處用液壓鉆機打一排強制放頂眼，眼間距1m，眼深2.2m，沿走向眼與頂板間的夾角不小于75°，沿傾向眼與頂板間的夾角90°(具體見附圖2)。每眼裝藥量為1.2kg/眼，回柱后裝藥爆破，目的是先將頂板沿傾向方向炸出一個凹槽，形成一個相對薄弱的剪切自由面，以便下一步放頂做準備。實踐證明，爆破后，頂板平均冒落了0.6m。達到了預期的目標。

初次放頂后，隨著工作面向前推進，懸頂面積達到: 5m(走向)×40m(傾向)時，實施第二次強制放頂，爆破的技術要求不變。由于老塘側有了一個相對薄弱的剪切自由面，這次強制放頂以后，頂板的冒落高度比前一次有所增加，為0.6m~1.2m，平均0.9m。

當懸頂面積達到:(走向)10m×(傾向)40m時，實施第三次強制放頂措施，爆破后，頂板的冒落厚度在0.7m~1.3m，平均1.0m。在爆破和頂板的自重壓力作用下，工作面的頂板開始出現不同程度的裂隙，在工作面中部受頂板下凸的影響，頂板冒落已達梁端，但隨著工作面回采的繼續進行，懸頂面積總體仍在加大。

此后，每回柱放頂一排，就實施強制放頂一次。為增強放頂效果，我們實行臺階狀的放頂辦法，上部超前中部，中部又超前下部，增加頂板的凌空面。當采空區懸頂走向達到18m時，工作面上部頂板終于承受不住自重壓力，風巷向下的30m段頂板發生了冒落，其高度達到或超過1.5倍的采高。

對于下部仍沒有冒落的頂板，仍采取每進一個循環就實施強制放頂一次的措施，當采空區的懸頂沿走向達到29m時，下部的頂板也終于冒落了下來。

3.2 放頂期間的頂板管理

火成巖頂板的性質是硬而脆，隨著工作面的回采和懸頂面積的不斷擴大，頂板會積聚大量的彈性能，一旦頂板失穩來壓及易發生頂板事故，為此我們采取如下措施:

成立初次放頂領導小組，由生產礦長任組長，安全、機電礦長、采煤、安全副總等人員任副組長。小組成員分別由調度所長、副所長、安監處長、副處長、技術科副科長等人擔任并現場跟班，指揮生產。

沿切頂線打設一排密集切頂支柱。為了更好的控制頂板，將頂板切斷，從放頂開始，就增加了一排密集支柱，加強對頂板的控制作用。密集支柱的支設要求是:沿傾向，每2m為一段，其間為安全出口。棵棵支柱實施穿鞋，防止支柱鉆底。

增加順山挑棚。由于火成巖頂板的起伏較大，對于中部個別地點不適宜使用密集支柱的部分，使用順山挑棚進行管理。

增設木垛。為了防止頂板突然冒落引起的初次來壓造成冒頂事故，在工作面內部增設了木垛，從上出口開始，每15m一個。

增加叢柱。對初次放頂以后，工作面上、下隅角處的小面積懸頂，實施支設叢柱管理。

增加一排防倒繩。初放以后，頂板的冒落總是成體積很大的塊狀，且頂板的冒落并不總是沿放頂線位置，有時是從新放頂線內側，易發生抽頂現象。為防止新放頂線處的棚子被推倒，在新放頂線處增加一排防倒繩，將該排支柱連成一個整體，增加穩定性。

3.3 幾點建議

不管頂板如何起伏，煤層厚度如何變化，在采煤時，絕對不能留有頂煤，這是確保安全的重要一環。

初次放頂期間，杜絕支柱超高使用，這是保證支柱初撐力的必要條件。

軟底時支柱必須做到棵棵穿鞋。

強制放頂眼的技術參數的選取一定要適當，這是關系到將頂放下來的關鍵所在。

注意支柱的迎山角度，不能一味追求支柱成線，應當以支柱迎山有力為原則，這是控制住頂板，防止頂板事故至關重要的一點。

4 結束語

這是孟莊煤礦自開采以來所遇到的第一個火成巖作頂板工作面，因此在管理上沒有經驗可以借鑒。但由于事前對放頂做了深入研究并采取了得力措施，從而保證了初次放頂的安全。這為類似頂板的初采放頂提供了可靠的技術保障。