淺談回采工作面支護方式與控制方法

張坤

摘 要：頂板事故是煤礦“五大自然災害”之一，對地下開采煤礦的安全生產影響極大。在煤礦生產中，因項板管理不善而造成的人身傷亡事故占相當大的比例，搞好頂板事故的防治，尤其是回采工作面項板事故的防治，是煤礦生產技術管理和安全管理工作中一個十分重要的課題。

關鍵詞：回采工作面；支護技術；本質安全

回采工作面支護技術研究是搞好項板管理的基礎，特別是隨著礦井進入深部開采后，礦山壓力顯現明顯增大，頂板破碎，在頂板控制方面的針對性較差。因此掌握采場的礦壓顯現規律，采取有針對性的支護方式與控制方法，進一步改善頂板的管理狀況，提高礦井的本質安全程度和經濟效益具有十分積極的意義。

一、工作面的基本項結構

隨著采場推進，采場上覆巖層將沿豎直方向和推進方向發生運動，并逐漸擴展到地表。通過多年的礦壓觀測研究與控制實踐證明，采場頂板需要控制的范圍是有限的。需要控制的并非與采深有關的所有巖層，而只是臨近采場的部分巖層，這部分巖層包括直接項和基本頂，其運動時對采場礦壓顯現有明顯的影響。通過實測結果反推基本項的結構形式，可以認為，各煤層工作面的基本項結構分為類拱式、拱梁式、梁式和整體塌垮式四種。

（一）類拱式結構

當基本頂由裂隙非常發育的低強度巖層組成時，控項區上方基本頂與采空區之間由塊狀巖體組成的擠壓平衡結構關系，該結構傳遞力的形跡曲線近似拱形。

（二）拱梁式結構

拱梁式結構是指由巖層強度大于類拱式結構，弱于梁式結構巖層組成的基本頂結構。拱梁式結構一般由大塊巖塊規則擠鉸而成，力的作用線成折線形式。當結構中的巖塊數量增多時，結構趨于類拱式結構，當巖塊體積較大時，結構趨于梁式結構。

（三）梁式結構

梁式結構是指質量較好的巖層組成的基本頂結構，運動時呈長度相近的大塊斷裂，每個巖塊的斷裂和沉降，引起工作面的周期來壓。在基本頂巖層厚度為6～10m左右的砂巖和中砂巖時，一般為梁式結構。梁式結構存在的條件一般是較硬巖層組成的基本頂。

（四）整體塌垮式結構

該種結構一般由質量較好的巖層組成，該結構頂板失去了水平傳遞力的聯系。它是隨著工作面的推進，巖層跨度不斷增大，剪應力超限時巖層失去平衡，形成整體塌垮。

根據某礦回采工作面礦壓觀測和研究，認為回采工作面頂板控制技術經濟原則有三：

第一、能最大限度地消除壓、漏、推等類型的冒項隱患，防止發生各種類型的冒頂事故。

第二、能保持頂底板移近量、臺階下沉量以及端面冒高等頂板狀態參數在一定限度內，保證頂板處于良好狀態。第三、所需要的費用最少。

二、回采工作面頂板采用陷落法管理頂板控制原則

采用陷落法管理頂板時，根據直接頂的厚度與采高之比及直接頂上覆巖層破壞特征的不同，從頂板控制的目標出發，各主采煤層單體液壓支柱支護的回采工作面的頂板控制原則如下：

（一）對垮落帶巖層采取“支”的原則，即采場支柱的工作阻力應能平衡工作空間及采空區上方垮落帶巖層的重量。

（二）對裂隙帶巖層采取“讓”的原則，即采場支柱的下縮量應能適應裂隙帶巖層的下沉。

（三）當直接頂厚度較薄、直接頂厚度與采高的比值小于或等于1時，尤其是煤層上面直接就是厚度不大的老頂時，可用“切”的原則切斷采空區上方的基本項，如采用叢柱、密集切頂等方法，還可采用爆破方法強制放項。

（四）對各種不同類型的頂板，都要針對直接頂的穩定性考慮“護”的問題。如果是復合頂板，應使整個回采工作面的支護系統具備防推的特點。

（五）工作面的支護參數應保證頂板處于良好狀態。頂板移近量不大于工作面采高的10%、不出現臺階下沉、端面頂板冒高不大于200mm。

三、主采煤層工作面的控制方法

根據上以上原則，針對不同結構型式的頂板提出各主采煤層工作面的控制方法如下：

（一）類拱式結構頂板的控制

類拱式結構頂板的控制原則是“支與護”并重，一是采用支護強度能夠平衡工作空間及采空區上方類拱結構的失穩條件，采用的支柱初撐力應能平衡直接頂的巖重，并采用塑料網護頂，保持直接頂的完整性。

（二）拱梁式結構頂板的控制

拱梁式結構項板的控制原則主要是“支”。也就是說，確定的支護強度首先支住直接頂的巖重，盡量減少直接頂與基本項之間的離層，并能平衡工作空間及采空區上方拱梁式結構的失穩條件。

（三）梁式結構頂板的控制

梁式結構頂板的控制原則主要是“支與讓”，支柱的可縮量應能適應梁式結構和梁式--梁式結構并存條件下的基本頂的斷裂下沉。直接頂較完整堅硬時應采取強制放頂方法處理頂板，減少來壓強度。

（四）整體塌垮式結構頂板的控制

由于整體塌垮式結構頂板的周期性不明顯，主要是工作面的主裂隙發育方向與工作面方向平行時，使彎曲的頂板變為剪切破壞，直接頂較薄的局部區域，基本頂形成塌垮結構。對這種頂板的控制原則重點是“支”，但前提條件是采用強制放項方法弱化項板的來壓強度。再就是將工作面的方向與裂隙方向之間的夾角調至12度以上，以此使確定的支護強度平衡工作空間及采空區的壓力，避免局部整體塌垮結構的形成。

四、結語

在煤礦生產過程中，經常出現采煤工作面頂板事故的發生，根據現有的調查統計，因工作面引起的傷亡事故已經達到采煤總事故的80%.不僅使員工的安全和工作進度受到影響，還使企業的經濟受到了影響.為了提高整個工作面的安全， 回采工作面支護技術研究工作任重而道遠。

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