煤礦回采工作面破碎頂板控制關鍵技術研究

王澤強+李軍

摘 要：煤炭是我國經濟穩定、持續、快速發展的必要保障。然而，煤礦采煤工作面頂板狀況及支護管理狀況直接關系到煤礦的安全生產和經濟效益。國內外關于采場頂板控制及"支架一圍巖"關系方面的研究成果對于指導一般條件下的煤層開采無疑是正確的，對于指導生產實踐，確保生產的正常進行起到了一定的積極作用。但應當看到，隨著科學技術和生產實踐的不斷發展，礦山壓力理論也需要不斷地完善和發展。

關鍵詞：煤礦；回采工作面；破碎頂板；控制技術

煤炭可有效保證我國經濟平穩、持續發展，因此煤礦開采工作面中的頂板情況，以及頂板支護的管理質量會直接對煤礦的安全生產以及經濟效益產生嚴重的影響。在國際中享有盛名的煤礦開采場地中頂板控制和管理理論，在一般情況下進行的煤礦開采工作具有十分重要的指導意義，使得煤礦開采工作能夠順利進行。但是，就當前的科技發展形勢來看，傳統的礦山開采管理觀念和理論只有不斷地完善和創新才能適用于現代煤礦開采工作，提升破碎頂板的控制技術含金量，促進煤礦業的發展。

1礦井簡介

該工作面走向長度464～480米。綜采可采長度453米，工作面長度140米，煤厚2.3～3.2米， 均厚2.51米， 煤層傾角1°～4°。頂板風化且破碎。

2煤礦回采工作面破碎頂板冒頂原因

破碎頂板多發生在斷層帶、褶曲、節理裂隙穿舊巷隙等地段，主要表現為頂煤或頂板強度較低，礦山壓力影響大，造成頂板斷裂非常容易，在破碎頂板環境部分細塊或粉末。破碎頂板的下落機理：地質層運動時，巖石會受到拉壓，導致巖石破裂而形成斷層，是頂板破壞的完整性，斷裂面因此會在頂板周圍繼續膨脹。在兩個斷層面之間，通常堆積成粉末或泥狀，較光滑。上下盤之間的巖層失去了粘結力，煤礦頂板管理出現了故障。地殼運動引起的水平壓力的巖石承載力下降，出現褶皺，褶皺與在原巖應力分布的影響的壓力和殘余應力的內部結構，該背斜和向斜煤礦區聚集大量的破碎頂板局部冒頂造成的靈活性。壓力下的煤層的影響，導致薄，擠壓后會形成大量的滑動面和頂板，頂板破碎引起的接縫和裂縫，并伴隨著孤獨和孤單，局部冒頂現象引起的打滑，嚴重時形成的支撐架攤到大面積坍塌現象。煤礦巷道放頂煤破碎頂板冒落的機械化，將對煤炭生產的安全，嚴重影響了挖掘效率，結合煤礦和煤礦的具體情況，煤礦和地址生產現狀水文條件， 推測出導致工作面頂端出現冒頂情況的原因包括：①地質條件。煤層以及圍巖的強度、裂隙、褶曲、斷層等多種地質結構可直接對巷道頂板的穩定性產生影響，屬于具有根本性質的內在因素。斷層之間存在的落差和周邊的漲性結構裂隙程度呈正相關，巖層性質的軟硬程度與出現冒頂的概率存在正比關系。②支護架初始支撐力以及支護強度。煤礦回采工作面的支護強度和破碎頂板冒落之間存在著雙曲線關系。根據實地考察可知，該煤礦頂板出現事故在支架工作阻力 240-290kN/m 2 區間時變化尤為明顯，當工作阻力小于該區間時，頂板冒頂現象極其激烈，當工作阻力大于該區間時，頂板冒頂現象不嚴重，由此可見支架工作阻力的參數設置合理，才能有效減少頂板冒頂現象出現。支護架的初始支撐力會對支護強度以及支護效果產生重要影響，保證支護架的初始支撐力意義重大。

3 煤礦回采工作面破碎頂板控制技術

3.1加強勘測

我們需要加強煤炭勘探地質條件開始工作前必須詳細描述礦井地質資料，主要內容要有變化，對礦區水文地質條件，地質構造的故障信息，折曲線，頂板破碎帶，節理裂隙發育，形成較高的可行性和預防跌倒措施。

3.2做好支護工作

為了改善采煤工作面破碎頂板的狀況，必須做好支護工作，更重要的是推進支護工作。對采煤機切割工作完成后，移動支架，移動式輸送機可以通過先進的采煤機移動支架工作，確定支架梁頂住煤壁，以避免暴露的頂板冒頂現象的超前支護措施。

3.3盡量減少梁端距

工作面頂板破碎成以上前問題很嚴重破碎的頂板，并在上面形成浮矸層不同厚度位置的屋頂，移動支架在浮矸過程將沿著支架下降，從而增加了頂板面積。因此，縮短煤巷工作面梁端距離，采取臨時支護措施控制破碎頂板是一種行之有效的措施。

3.4伸縮支護架以及金屬網

頂板穩定性差，工作面支架的選擇應與護板和擴展能力，在切斷采煤機的地區完成工作，垂直支撐架將前進或護板和膨脹裝置打開，只是暴露的頂板支護，將伸縮裝置延伸為了減少端面之間的距離。在支架上方的頂板上設置金屬網能有效地控制頂板垮落現象。在樹冠上方鋪設金屬網，可暫時將頂板破碎形成整體，從而提高頂板的效率，值得注意的是，在正常情況下金屬網鋪設兩層，加大控制力度。

3.5走向梁架立

靠近破碎頂板的位置，在煤壁上放置一個放在巢內的梁，梁的兩端分別對著煤壁和頂架上的支架。避免梁、孔的位置，避免易損件的煤壁，避免其他安全事故的發生。

3.6帶壓擦頂移動支護架

在移動支架的工作阻力必須設置，以保證支柱、橫梁靠近頂板前移，可以減少破碎頂板支架在一定程度上移動的活動量，防止移動支架的破壞。

4結論

通過對煤礦和現有設備的基礎上，適應性對破碎頂板現有機制的本質的分析，對現有礦區布局分析，工作面開采技術參數，對破碎頂板的控制效果，對現有管理方法的利弊分析。從而了解了煤礦頂板破碎的原理及成因，深刻認識到頂板破碎的危害性。如何防止頂板破碎，加強工作面安全生產，提出了一些合理、實用、實用的建議，對煤礦后期的發展具有指導意義。

參考文獻：

[1]查文華，黃嶸，華心祝，等.許疃礦72煤工作面破碎頂板超前預注漿加固控制技術研究[J].煤炭工程，2012（09）.

[2]程詳，趙光明，孟祥瑞，等.上提綜采面破碎頂板片幫冒頂分析與控制技術研究[J].西安科技大學學報，2012（04）.

作者簡介：

王澤強 1979年6月 男 山東省肥城市 采礦助理工程師 研究方向：回采、掘進、安全管理