淺談綜放面初次放頂的技術管理

周建忠

（陽煤集團 開元公司，山西 晉中045400）

0 引言

頂板管理是煤炭生產中非常重要的一項基礎工作，它不僅關系到煤礦安全狀況的好轉，也關系到煤礦生產和經濟效益的提高，而采煤工作面初次放頂的技術管理則是加強頂板管理，減少頂板事故，保證安全生產的一項重要內容。所謂初次放頂，即初采工作面從開切眼開始到直接頂冒落的高度達到采高的1.5至2倍，此階段的垮落稱為初次放頂。初次放頂期間也包括老頂的初次垮落，也就是說初次放頂包括兩個階段，第一階段是從開切眼開始推進到直接頂垮落；第二階段是從直接頂初次垮落到老頂第一次垮落。

開元礦9804工作面在初次放頂期間采取了行之有效的措施，且對主采煤層進行了礦壓觀測，在此基礎上，摸清了采煤工作面頂板管理必須控制巖層的范圍及其運動規律，保證支柱的有效支撐能力，正確地進行頂板來壓監測預報，同時加強了初次放頂期間的頂板控制與日常支護管理，放頂期間沒發生頂板傷人事故，取得了良好的經濟效益。

1 9804工作面基本情況

9804工作面位于放馬溝村以南、閻莊村以北、石人溝村以西、寺兒溝以東，黃土丘陵地貌為主，有零星基巖裸露，“U”型沖溝發育。9804工作面走向長1610m，傾斜長200m，煤層傾角1°～8°，屬于近水平煤層，煤層厚度5.58m。

2 頂板初次來壓預報

為了防止采面由于頂板裂斷，支架阻力不足以抗衡巖梁的回轉，造成大面壓垮支架的事故，必須首先摸清巖層的性質及范圍，在預計直接頂、老頂的斷裂運動發展的基礎上積極召開現場技術會診，制定專項措施，加強支護的制度。

2.1 頂板斷裂前煤壁前方支承壓力顯現

采煤面從切眼開始向前推進，直接頂和老頂懸露面積達到一定跨度而撓曲下沉，作用在煤壁前方的支承壓力逐漸升高，伴隨這個過程。上下順槽22米范圍內兩幫側壓力增大，支架急劇下沉，片幫加劇，斷面縮小。

2.2 支承壓力預測頂板來壓

9804綜放面采用了“YHY—60”型液壓支架測力儀監測支架工作狀況，通過支架壓力曲線分析，如果頂板裂斷，支承壓力高峰向煤壁收縮，而前柱的下沉速度大于后柱，這就預示著頂板即將來壓。而后當后柱的頂板下沉速度大于前柱，說明頂板來壓已經開始。支護阻力增大，頂板出現平行煤壁的裂紋，夾溝或臺階下沉，而且常伴有淋水現象。

3 初次放頂期間的頂板控制

3.1 地質條件對工作面放頂的影響

本面地表為黃土丘陵地貌，“U”型沖溝發育，一般中小強度的降水除蒸發外，很少有地表徑流現象，大部分降水轉為地下水，K7、K8砂巖段裂隙含水巖組含水較發育。又因本面為八采區的首采面，砂巖含水巖組未受破壞，當工作面回采采動塌陷破壞含水巖組時和遇構造時有可能出現導水，預計正常涌水量為15～20m3/h,最大30m3/h左右。

由于工作面開始回采在最低處，來水后會在工作面積存，隊組做好防排水工作同時應加快推進速度把來水甩入落山。腰巷以南始終采上坡，來水對回采影響不大，但采至腰巷以北向斜構造附近時，來水大水對工作面有一定影響。

3.2 不同階段應采取的措施

3.2.1 初始開采時期

直接頂板為煤層，在其斷裂冒落之前易發生離層、破碎，而導致頂板突然冒落、推垮工作面。這一階段的頂板跨度一般小于15m。在這一階段中，應防止推垮型冒頂事故作為頂板管理的重點，工作中要抓好以下幾項。

（1）在初始開采時期的支柱要有足夠的初撐力，防止頂板離層，并阻止向下滑動。

（2）單體液壓支柱具有支撐力大，支設速度快等優越性，是解決直接頂離層、失穩、防止頂板破碎、冒落的有效手段。

（3）為防止上下巷、開切眼及初采時期工作面頂板冒落，為此從開掘準備到初采都采取了相應對策。運輸巷掘進要推廣使用錨索、錨桿聯合支護，提高頂板的穩定性；開切眼掘進支護要考慮有足夠初撐力防止離層、冒落，同時還要考慮保證單體液壓支柱的質量問題。

3.2.2 初次放頂階段

直接頂開始斷裂下沉冒落直到老頂下沉，頂板垮度一向大于25m，頂板壓力大，下沉量增大，礦壓顯現明顯，這階段易發生壓垮整個工作面大冒頂事故，應將防止這種大冒頂事故作為重點。具體做法為：

（1）保證液壓支架和單體液壓支柱的初撐力，泵站壓力必須達到30MPa以上，端頭維護4米大梁必須架設好，每隔0.3m支設一根切頂密柱，使其有足夠的初撐強度。

（2）加強對工作面頂板壓力變化的觀測，掌握第一手資料。要對兩端頭支柱初撐力架架監測，凡達不到要求的要分析原因(如頂板超高、控頂不實等)，采取針對性措施進行整改，使其達到要求。

（3）泵站及液壓系統完好保證不漏液。

3.2.3 人工強制放頂

直接頂由單層煤層組成，厚度較大，結構較密。此類頂板不易冒落必須進行人工放頂，所以這種工作重點要解決好人工強制初次放頂問題。具體是要解決好放頂步距，放頂高度和放頂方法。

（1）初次放頂距離。通過開采經驗和礦壓觀測采面自切眼開始推進后，頂板可視作均布載荷的簡支梁，當跨度使梁的正應力達到破壞值后，頂板破壞垮落，即頂板初次來壓。初次放頂距離即為頂板初次來壓距離，根據有關地質資料，經關鍵層軟件KSPB計算可得為20m。

圖1 基本頂斷裂后“砌體梁”結構

如果下層頂板下沉量大于或等于上層頂板下沉量，即認為互不影響，如下層頂板下沉量小于上層頂板下沉量時，即上層頂板重量將作用于下層頂板.開元礦9804工作面堅硬頂板初次來壓步距為22m左右，因此，除在正常撬頂外，在工作面推進22m時，加強人工放頂力度，進行強制放頂。

（2）放頂高度。強制放頂就是甩爆破的方法將頂板人為切斷，使其冒落形成墊層以減弱頂板壓力和冒落時產生的沖擊載荷，實踐證明，采空區中矸石充填程度達到采高和放頂高度之和的2／3即可達到目的。

實踐證明，根據老頂巖粱活動的規律，利用礦壓觀測數據，從頂扳動態曲線上分析各巖梁的活動情況，找出老頂巖粱斷裂位置.并且細心捕捉頂板來壓前的信息進行對礦壓顯現規律及特點的評判，對頂板的初次來壓即初次放頂結果的預測、預報是可行的。

4 幾點建議

4.1 據坑透資料本面存在5塊異常區，異常區受進、回風揭露構造和隱伏構造所至，對回采有一定影響。

4.2 上方有通往石人溝村莊的10kW線路，建議有關部門在開采過程中及時維護。

4.3 切眼支護在中厚、厚及復合頂板煤層中，推廣使用錨網支護，使頂板由被動支護變為主動支護，以減少頂板下沉量。

［1］錢鳴高,石平五.礦山壓力與巖層控制[M].徐州:中國礦業大學出版社，2003.

［2］錢鳴高，繆協興，許家林，等.巖層控制的關鍵層理論[M].徐州：中國礦業大學出版社，2003.

［3］王玉彬，苗宇祥，劉德偉,等.淺談采煤工作面初次放頂的技術與管理[J].煤炭技術，1987，14(20)：14-19.