“三軟”煤層頂板控制探析

王杰

(太原理工大學,山西太原 030024)

“三軟”煤層頂板控制探析

王杰

(太原理工大學,山西太原 030024)

對于煤礦企業來說,煤礦井下采掘工作面頂板的管理是重點也是難點,因頂板管理不善而引發事故人員傷亡幾乎占到井下所有事故死亡人數的40%,為確保煤礦安全生產,必須從多個層面分析頂板事故發生的原因,加強煤層頂板管理,杜絕安全事故的發生。“三軟”煤層因頂底板巖性條件變化大,復合頂板條件下圍巖表面破碎,整體性差,支護困難,因此更應該做好頂板控制工作,確保煤礦安全生產。

“三軟”煤層 頂板 控制

隨著開采水平進一步向深部延伸，很多礦區進入深部開采后礦壓顯現越來越嚴重，尤其是采區上山巷道受采動影響造成巷道變形破壞嚴重，局部巷道底鼓嚴重。不少礦區的煤層頂底板普遍為泥巖、炭質泥巖和砂質泥巖，單軸抗壓強度為6.9-56.6MPa，變化大，硬度系數為0.52-0.69，頂板分類多屬Ia類，屬于典型的“三軟”煤層，頂底板管理難度大。上山變形破壞的機理以及保護煤柱寬度的合理確定成為目前很多礦區急需解決的一大難題。再加上不少礦井上山保護煤柱留設不合理，導致上山巷道嚴重變形、破壞，反復維修，甚至影響巷道的正常使用。另外上山保護煤柱的寬度，各礦留設不盡相同，沒有一個相應的標準與規范，要么導致煤炭資源的極大浪費，要么造成上山巷道受采動影響劇烈，沒有達到保護上山巷道的目的。因此本文重點探索“三軟”煤層的頂板控制技術，為確保煤礦安全生產提供有力的理論支持。

1 頂板事故的發生主要原因

(1)由于采煤生產中不斷要進行機頭機尾的移置工作，在拆除舊支柱設置新支柱時，已經斷裂的頂板可能進一步松動冒落；和回采工作面相連的一段巷道支架的支撐力小，很難控制直接頂的下沉甚至破碎，回采面的不斷推進在拆卸過程中破碎頂板可能冒落。

(2)掘進破巖后頂部有與巖體失去聯系的巖塊，如支護不及時而造成冒落，或者掘進工作面附近支護部分頂部有與巖體失去聯系的巖塊，一旦失效就會造成事故。

2 “三軟”煤層頂板控制技術

2.1 強化監控工作面礦壓,合理地管理頂板

創建和完善礦壓預報和頂板監測機制。在每一個班次上，采煤區都設置觀測者，仔細地監控礦壓，技術科設置礦壓組，擔負監控采煤工作面的礦壓，定期地指導和抽查，在每個月的時候進行歸納和提出合理化的建議或者是意見；監測者真正地注重五個過程，即檢測、補改、驗測、填報、處理，確保數據監測的穩定性與真實性，實時地整改出現的問題，對觀測記錄進行仔細地填寫，實時地將礦壓的監控現狀匯報給礦總工程師，區干部實時地執行領導閱示的建議意見；認真地根據“重點監控特殊點、異常段、重點區，選測監控正常生產，加強監控初放期間，棵棵監控裝面收作”原則，進行合理和科學地布點，實施有目的性地監控；遵循初撐力為先之原則，憑借阻力論安全，通過數據對生產進行有效地指導，實現管理的科學性；平時檢測的內容是頂板狀態參數(端面冒高、頂板臺階下沉、頂底板移近量)，支護參數(涵蓋支柱鉆底量、支柱末阻力、支柱初撐力等)、實際測量頂底板移近量的過程中，以頂板的動態以及末排和首排支柱的差值最作為標準。

2.2 增強支柱的支護,保障支架的可靠性以及安全性

針對炮采工作面而言，工作面順利回采的根本是支架的可靠性與直接頂的完整性，在應用單體液壓支柱的工作面，除了確保基本支柱跟需要相適應之外，需要努力借助獨特的支架使得支架的可靠性與支護強度增加。一是在周期來壓和老頂初次來壓期間，實施的策略是順著放頂線里側將一排戧棚打上。工作面支架不僅僅順著走向的趨勢，還順著傾斜的走向趨勢，有著可靠性與整體性的特點，并且也使得頂板的下沉減少。二是放炮支護借助超前掛梁背頂，將一排臨時貼幫柱實時地打好，如此不但能夠避免老頂和直接頂的煤壁片幫以及離層情況的出現，而且還能夠使支柱運行阻力與支架承載能力提高，以使老頂和直接頂間的摩擦阻力增加，避免老塘側抽頂，以有助于直接頂完整的維護。此外，在在工作面的一系列支柱實施穿柱鞋，在需要的時候下底梁，以避免支柱的鉆底，在行人道上，借助笆片和塘材將行人臺階檔好，以避免因為底板松軟行人而導致的底煤下流，避免支柱的倒棚和失腳，進而保障工作面回采的順利進行與安全性。

2.3 遵循循環正規作業,以使工作面的推進加快

避免冒頂的關鍵性策略是循環正規作業。工作面循環順利，較快地推進，懸露頂板的壓力小、時間短，支架受力就小，這有助于對頂板進行控制。不然，冒頂就會出現。結合實際工作經驗，在工作面一天一個循環的情況下，相同觀測位置頂板的下沉量大大地減少。因此，遵循循環正規作業的原則，可以使工作面的推進速度增快，從而使得頂板下沉量大大地減少，以及使工作面的工作現狀得以改進和完善。

2.4 嚴把工程質量管理,避免出現頂板事故

務必根據作業規程的要求實時地支護工作面，不允許空頂進行。務必牢固地架設任何的支架，不允許將支架架設在浮矸或者是浮煤上，支柱應當迎山有力，將大棚檔消滅，確保支柱具備充足的初撐力。實時地更換或修復出現失效的支架以及損壞和碰倒的工作面。在爆破工作面之后，應實時地掛梁過頂，盡可能地使懸頂的時間縮短，齊梁安置金屬鉸接頂梁，過頂時增加搪材與借助雙笆，且全面地封閉采空區和工作面煤壁、頂板。倘若工作面發生頂梁端面距過大、煤壁片幫、頂板破碎的情況，務必事先掏窩掛梁護柱頂板，避免工作面的抽頂、冒頂。

3 結語

總而言之，對于“三軟”煤層頂板的控制來講，只要有效地統一實踐以及理論，因地制宜，結合巷道礦壓與圍巖的特性，科學地選用支護參數，憑借科學技術，實施創新，強化管理，以及實施有目的性的策略和方法，就能夠搞好“三軟”煤層頂板的控制，最終促進綜放工作面的順利采掘，并且大大地減少和防止出現事故，推動生產的安全性。

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王杰(1981—),男,漢族,山西大同人,2003年7月畢業于中國礦業大學數力系數學與應用數學專業,現在山西蘭花科技創業股份有限公司大陽煤礦分公司從事采礦技術與管理工作。