趙莊大采高工作面頂板冒落原因分析及應對措施

【摘要】本文簡要介紹了趙莊礦大采高工作面的基本情況，對松軟破碎煤層頂板頻繁冒落的原因進行了分析，總結了松軟破碎煤層條件下過頂板破碎帶頂板管理的方法及經驗。

【關鍵詞】大采高； 頂板冒落； 應對措施

1工作面的簡要概述

趙莊礦綜采工作面條件極其復雜，涌水量大，煤體松軟，片幫程度大，構造多，隱伏性斷層多，頂板極不穩定，綜采工作面出現破碎頂板的機率相當大，再加上瓦斯抽采時間短，回采時瓦斯涌出量大，嚴重影響了工作面的回采速度，安全系數大大降低，噸煤成本高，但所有這些影響因素都在可控范圍內，相對來講，頂板條件對工作面的回采速度影響最大，因此研究破碎頂板的處理方法就顯得尤為重要，以下是我對綜采工作面處理破碎頂板的一點淺見。

2工作面頂板冒落的原因分析

2.1煤層從上到下松軟－較硬－松軟（如圖所示），整體表現質軟，疏松，易片幫，片幫后頂板懸露面積加大，若支護不及時可誘發頂板冒落。

煤層硬度示意圖

2.2綜采工作面處于上山回采，采煤機割煤后煤壁上部煤體受重力作用極易片幫，并牽連深部煤體滑落，造成大面積空頂，易導致頂板直接冒落。

2.3工作面支撐頂板的支架工作阻力偏小或工人在升架后未達到初撐力，導致頂板下沉速度加快，頂板壓力傳遞到煤幫，加大煤幫片幫的可能性，片幫后空頂距加大，若不能及時完成頂板維護工作，也可誘發頂板冒落。

2.4突現斷層走向與工作面方向平行，且在工作面推進方向的前方煤層突然上移時，當采煤機割煤后揭露前方上移煤層，煤體因酥軟片幫，支架前移后頂梁或護臂不能直接接觸頂板，會出現頂板冒落后（如圖所示）。

斷層和工作面走向平行示意圖

2.5工作面遇斷層的斷裂帶或陷落柱邊緣破碎帶時，極易發生頂板冒落。

3控制頂板必須掌握幾個原則

3.1控制頂板重在控制煤幫。

3.2支架不能降低，必須保持支架頂梁和巖層頂板保持在一個平面上。

支架降低與前方頂板不再一個平面上，就意味著頂板已形成臺階下沉，支架切頂線永遠在煤幫，頂板就會跟著支架推移而在煤幫垮落，形成惡性循環。

3.3支架必須保持頂梁平行，支架不能低頭或高射炮（也就是仰俯角不能超規定）。

支架低頭或成高射炮都是把支架切頂線前移在煤幫，造成頂板在煤幫垮落，難以控制頂板。

3.4支架必須升緊，達到支架初撐力。

3.5拉架要一次拉到位，盡量減少升降支架次數，以減少對頂板的破壞。

3.6工作面出現大范圍頂板破碎或冒落后，采取措施要有效，處理時間不能過長，想方設法加快工作面推進速度。

若處理頂板時間較長，將會導致頂板下沉量增加，使頂板管理難度加大。

3.7頂板冒落地段的推進要盡量超前，可使頂板壓力向其他地段分配。

4處理破碎頂板的方法

提前采取外加措施（如注化學漿液加固煤體）有效控制煤體片幫。當煤體片幫后導致頂板冒落時可采用以下方法。

4.1擠煤幫。① 如頂板不穩定極易冒頂時，必須保持支架大護壁不能被冒落的矸石壓低，方法是直接在空頂的支架大護壁下支1－2根單體柱或在拉過支架后，及時在支架大護壁下支1－2根單體柱（如圖所示）。

單體柱打在支架大護壁示意圖

② 拉架時，必須實行擦頂移架或戧柱拉架，盡量減少大塊矸冒落，減少處理大塊矸的時間。

4.2勾頂支柱。支架上漏空時，待頂板穩定后，在支架上打木垛勾頂；在頂板允許的條件下，可在支架上打連鎖木垛，板梁最下邊一層必須能搭在支架前梁上，并在板梁下打柱。（如圖所示）

勾頂支柱示意圖

注意事項：

①勾頂時如板梁只能搭在大護壁上，則必須在大護壁下打單體柱并升緊。

②所打木垛必須接實頂板。

③打木垛時或打木垛后必須在緊靠煤幫的板梁頭下挖好柱窩，打好單體柱。

④所支單體柱必須迎山有力，必須有一定的迎山角度，柱底不在實底上時可墊柱帽。

⑤拉架時必須擦頂移架，快速拉架。

4.3炮采

① 技術要求：在煤幫打眼放炮，保證每次炮采寬度，梁端至煤壁不小于4米。每個支架上兩至三根不小于3米的走向板梁，板梁間距0.8-1米，板梁必須緊貼煤幫，搭在支架前梁或大護壁上（根據情況，如在頂板允許的情況下必須搭在支架前梁上），一根板梁下支三根單體柱，緊靠煤幫一根，每根柱間距不大于0.8米，同時還要在支架護壁下打兩根單體柱，并要有一定的迎山角度，單體柱一定要升緊。（如圖所示）

煤幫炮采維護圖

② 施工工藝：檢查并保護設備→煤幫打眼→裝藥→聯線→放炮→檢查→上板梁支柱→機組割煤→頂溜→移架

4.4改變工藝

① 在頂板極不穩定的條件下，首先在煤幫支好柱，控制好頂幫，在此段實行如下施工工藝：人工清煤－頂溜－拉架；三個工序中重要內容：

1）人工清煤。清煤必須清在實底上，保證能頂出工溜，清煤寬度必須夠一個循環。

2）頂溜。每頂一次工溜進度必須夠一個循環。

3）拉架必須戧柱拉架，即用單體柱戧在支架大護壁板上進行拉架，用擠的方法，保證支架上不落矸或落下較少的矸。

② 單向割煤。（如圖所示）

所謂單向割煤即機組割煤、頂溜、拉架所有工藝只在同一個方向上重復。此工藝用于機頭或機尾頂板破碎，單向割煤的意義在于：

如果機頭頂板破碎，當移機頭時，第一次割透機頭后插刀時不直接插刀，而是空刀返回30號架（這就需要第一次移機頭時30號架以前的溜子不能頂出去），這時將30號架以前的溜子頂出去，機組開始往前走進行插刀移第二次機頭（這也叫反插刀），這樣可以避免正常插刀時機組身上的頂板空頂過大，從而造成頂板冒落。

③ 在頂板破碎段磨三角、磨肚，意義在于把頂板壓力集中區分布到頂板較好地段，使得此段頂板盡快變好。

4.5保證工作面連續生產。工作面在煤壁片幫頂板破碎生產期間，為了減少頂板的空頂時間，可適當縮短檢修時間，實現連續生產作業，使頂板能得到及時的支護。

4.6加快推進速度。根據工作面情況，及時改變工作面各階段的施工方法，掌握工作面各階段的施工工藝，充分利用機組割煤，不需要炮采支柱的盡可能不要炮采，加快工作面的推進速度，甩掉頂板對工作面煤幫產生的巨大壓力。

4.7檢修工作必須保證。工作面頂板出現問題后，機電設備尤其是液壓支架一旦出現問題，頂板不能得到及時的維護，工作面頂板就會進一步惡化，再者如果機電事故不斷，出現生產不連續也會導致頂板管理難度加大，所以必須加強機電檢修工作。

5結論

趙莊礦地質條件復雜，尤其頂板條件不好，所以頂板管理難度極大，在綜采工作面凡遇到頂板破碎時，結合現場實際情況，就以上措施進行綜合利用，能促使頂板盡快變好，保證工作面的正常推進。