破碎頂板的管理實(shí)踐

喬 穎

（山西高平科興平泉煤業(yè)有限公司，山西 高平 048400）

做好頂板管理防止冒頂，對(duì)于保證生產(chǎn)安全具有重要意義。工作面回采過(guò)程中，時(shí)常會(huì)遇到頂板破碎的情況，例如當(dāng)工作面遇到構(gòu)造帶時(shí)，頂板往往較為破碎；由于頂板破碎很容易冒頂，加大了頂板管理難度，需要采取強(qiáng)有力的措施管理頂板。本文將以工程實(shí)例為背景，對(duì)破碎的上山頂板的管理措施進(jìn)行探討。

1 工作面的概況

某煤礦一工作面所采煤層屬于古生代石炭系上統(tǒng)太原組3號(hào)煤層，采用傾斜長(zhǎng)壁后退式綜合機(jī)械化采煤方法，并用全部垮落法處理頂板。采煤機(jī)為MG400/920-WD，液壓支架為ZZ5200-195/40，刮板運(yùn)輸機(jī)為SGZ880/800。采煤機(jī)最大采高4.02m，支架最大支撐高度4.3 m，最小支撐高度2.05 m，采高4.0 m。采煤時(shí)的最大上山角度7°。工作面回采過(guò)程中發(fā)現(xiàn)：當(dāng)回采至距停采線130m時(shí)，從副巷142號(hào)架處開(kāi)始到工作面72號(hào)架處頂板破碎，沿走向上山角度達(dá)21°，沿走向長(zhǎng)度為32m。面對(duì)此情，該煤礦采取了恰當(dāng)?shù)捻敯骞芾砉に嚕⑹褂没瘜W(xué)注漿加固頂板的措施，成功地控制了頂板，保證了生產(chǎn)的順利進(jìn)行。

2 輕度破碎的上山頂板的管理措施

1）帶壓擦頂移架。是指在液壓支架移動(dòng)時(shí)，不要讓支架下縮太多，而讓支柱仍保持一定的工作阻力，對(duì)頂板仍能夠起到一定的控制作用，然后讓支架頂梁貼著頂板移動(dòng)，這樣可以防止移架過(guò)程中頂板由于暫時(shí)失去支護(hù)而冒落，確保安全移架。

2）超前支護(hù)。是指液壓支架超前于采煤機(jī)移動(dòng)，當(dāng)煤壁片幫較嚴(yán)重時(shí)，可以采用此法。原因是支架超前移動(dòng)，可以用支架頂住煤壁，頂板就不會(huì)暴露在外，從而達(dá)到支護(hù)目的。

3）人工推進(jìn)。當(dāng)工作面遇到特殊構(gòu)造帶時(shí)，應(yīng)暫停使用采煤機(jī)開(kāi)采，而改用人工推進(jìn)，步驟為：人工打眼放炮→清理浮煤→液壓支架頂溜、移架→完成1個(gè)循環(huán)作業(yè)。等到推過(guò)構(gòu)造帶之后，再重新使用采煤機(jī)開(kāi)采。

4）采用錨索加槽鋼的聯(lián)合支護(hù)。在工作面空頂大的地段架上走向梁后，在緊靠煤幫的地方，垂直于工作面在每個(gè)架間打設(shè)兩根錨索和槽鋼梁（0.1 m×1.5m），這可加強(qiáng)頂板支護(hù)，杜絕頂板離層。

3 重度破碎的走向上山頂板的管理措施

前述加強(qiáng)頂板管理的措施都屬于被動(dòng)支護(hù)。在頂板破碎不是很嚴(yán)重的情況下，采取上述措施可以較好控制頂板，保證回采期間不冒頂。但是，有些地帶頂板破碎較厲害、膠結(jié)程度很低，這時(shí)僅靠上述方法就不夠了，因?yàn)檫@類頂板一旦揭露，立馬處于流動(dòng)狀態(tài)，很難支護(hù)控制，很容易發(fā)生冒頂事故。因此必須使用更加強(qiáng)有力的手段管理頂板。經(jīng)反復(fù)研究，對(duì)于這類破碎程度嚴(yán)重的頂板，采取注入化學(xué)漿液進(jìn)行加固的頂板管理辦法。注漿加固屬于主動(dòng)支護(hù)。

1）化學(xué)注漿固化煤體的原理。這次注漿物質(zhì)由兩種化學(xué)物質(zhì)組成，當(dāng)兩種物質(zhì)混合時(shí)，會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，凝固成堅(jiān)硬的固體。兩種物質(zhì)存放時(shí)分開(kāi)存放；使用時(shí)，先在破碎煤體上鉆孔，孔與孔之間的中心距為3 m，并用專用的風(fēng)動(dòng)加壓泵將兩種物質(zhì)注入同一個(gè)鉆孔內(nèi)，由于注漿時(shí)加壓泵壓力較大，注入的漿液會(huì)從孔內(nèi)滲透到煤體中。兩種物質(zhì)被注入后，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，凝固成堅(jiān)硬的固體，從而提高煤體的抗壓性能。注漿過(guò)程中要保證供風(fēng)的風(fēng)量和壓力；否則，高壓泵壓力不夠，不能使注入的漿液在孔內(nèi)充分?jǐn)U散，達(dá)不到控制頂板的效果。

2）注漿范圍及設(shè)備選用。在工作面89～108號(hào)架這段范圍，工作面頂板破碎、煤壁片幫嚴(yán)重，擬對(duì)此范圍使用化學(xué)注漿加固。注漿設(shè)備采用ZBQ—5/12型氣動(dòng)高壓雙液化學(xué)注漿泵，并配以適當(dāng)?shù)母邏汗堋?/p>

3）注漿孔的布置。鉆孔需布置在頂板與夾矸層之間，不要打到夾矸層下方；鉆孔沿煤層走向方向的角度，要以煤層走向?qū)永斫嵌葹橐罁?jù)，確保鉆孔布置在煤層中間。鉆孔主要參數(shù)為孔徑45～55 mm，孔深17～22 m，孔間距3～4 m，孔內(nèi)注漿管長(zhǎng)度7～11 m，封孔段長(zhǎng)度3～4m。

4）操作步驟。首先確定鉆孔位置，然后鉆孔，接著檢查孔的質(zhì)量（是否合格），合格后安裝注漿管，最后封孔、注漿、驗(yàn)收。

4 結(jié)束語(yǔ)

該工作面的條件較特殊，管理對(duì)象是沿走向上山的破碎頂板，管理難度較大。但是通過(guò)采取頂板注漿加固、錨索加槽鋼梁、超前支護(hù)、人工推進(jìn)等一系列措施，頂板得到有效控制，冒頂事故沒(méi)有發(fā)生，工作面順利地通過(guò)了構(gòu)造帶。這次工程實(shí)踐，不僅實(shí)現(xiàn)了安全高產(chǎn)高效，為企業(yè)節(jié)約了成本提高了效益，并為破碎頂板管理積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

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