回采工作面破碎頂板的支護(hù)技術(shù)及末采安全措施的研究與探討

王安順

摘? 要：煤層是十分不穩(wěn)定的，因而在煤炭采集的過(guò)程中受地理位置和地質(zhì)結(jié)構(gòu)的影響很容易出現(xiàn)安全問(wèn)題，其中回采工作面破碎頂板破碎就是一個(gè)常見(jiàn)的安全問(wèn)題。為了能夠確保采煤安全，文章就回采工作面破碎頂板支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用和關(guān)聯(lián)安全措施實(shí)施問(wèn)題進(jìn)行探究。

關(guān)鍵詞：煤礦開(kāi)采;回采工作面;破碎頂板;支護(hù)技術(shù);安全措施

中圖分類號(hào)：TD35? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2020）14-0127-02

Abstract： The coal seam is very unstable， so it is easy to have safety problems due to the influence of geographical location and geological structure in the process of coal collection， in which the broken roof of the mining face is a common safety problem. In order to ensure the safety of coal mining， this paper probes into the application of broken roof support technology in mining face and the implementation of related safety measures.

Keywords： coal mining; mining face; broken roof; support technology; safety measures

開(kāi)采煤礦石是我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要項(xiàng)目，但是從發(fā)展實(shí)際情況來(lái)看經(jīng)常發(fā)生的煤礦開(kāi)采事故為人類社會(huì)的進(jìn)步發(fā)展造成了十分不利的影響。其中，煤礦開(kāi)采過(guò)程中的工作面頂板事故是主要事故類型，基于末采中的回采面往往具備獨(dú)特的支護(hù)屬性，在煤炭資源開(kāi)采的過(guò)程中只有選擇了正確的頂板支護(hù)，才能夠有效保證煤礦施工的安全性、穩(wěn)定性，并促進(jìn)支護(hù)結(jié)構(gòu)的延伸發(fā)展。

1 煤層頂板分類

煤層頂板性質(zhì)和煤層的沉積環(huán)境存在密切的關(guān)聯(lián)，頂板的巖性性質(zhì)直接關(guān)系到煤層頂板的承載力和垮落特點(diǎn)。煤層綜采工作面，頂板包含硬頂板、復(fù)合頂板、破碎頂板、穩(wěn)定頂板四種類型。堅(jiān)硬的頂板一般不會(huì)因?yàn)槊簩涌迓涠扑椋琼敯鍟?huì)出現(xiàn)較高距離的空頂，空頂?shù)牟环€(wěn)定會(huì)出現(xiàn)掉落現(xiàn)象。復(fù)合頂板是一種直接頂板，在施工人員不仔細(xì)觀察的情況下很難發(fā)現(xiàn)直接頂板，在其垮落之后會(huì)混入到煤層中。破碎頂板是煤炭資源采集之后出現(xiàn)的大面積垮落頂板，這種類型的頂板增加了開(kāi)采煤炭的灰分。煤層頂板使用過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)涌水現(xiàn)象，具體如圖1所示。從實(shí)際施工操作上來(lái)看，導(dǎo)致煤層頂板出現(xiàn)事故的原因主要包含以下幾種：第一，采煤地質(zhì)的影響。煤層的安排往往不是固定的，在具體的采煤操作中會(huì)受到地質(zhì)的限制。在地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的情況下一些風(fēng)險(xiǎn)因素是不可預(yù)測(cè)的。第二，采煤技術(shù)的影響。從實(shí)際施工操作來(lái)看，多數(shù)小煤礦的生產(chǎn)追求的是片面經(jīng)濟(jì)效益的實(shí)現(xiàn)，因而在具體施工操作中會(huì)應(yīng)用一些成本費(fèi)用較低的采煤技術(shù)，這些技術(shù)的稍有使用不當(dāng)就會(huì)引發(fā)安全事故。同時(shí)，采煤機(jī)工作時(shí)需要必要的支護(hù)處理，在支護(hù)不及時(shí)的時(shí)候，采煤工作面在回柱放頂?shù)臅r(shí)候就會(huì)出現(xiàn)冒頂事故。

圖1 煤層頂板的涌水現(xiàn)象分析

2 回采工作面破碎頂板的支護(hù)技術(shù)

在對(duì)破碎頂板進(jìn)行支護(hù)操作的時(shí)候會(huì)涉及三種支護(hù)方式，分別是棚子支護(hù)、帶帽點(diǎn)支護(hù)、密集切頂支護(hù)等。在回采工作面破碎頂板支護(hù)的時(shí)候具體選擇怎樣的支護(hù)方式需要相關(guān)人員在事前了解施工頂板的應(yīng)用條件，特別是要綜合考慮梁的基本布置方式，通過(guò)科學(xué)合理的選擇支護(hù)方式來(lái)有效減少冒頂現(xiàn)象的發(fā)生。結(jié)合回采工作面頂板破碎的原因，在對(duì)破碎頂板實(shí)施支護(hù)操作的時(shí)候要著重注意以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：

第一，在預(yù)設(shè)單體支護(hù)流程范圍內(nèi)需要在規(guī)定好的破碎頂板方位內(nèi)進(jìn)行回采。首先，在查驗(yàn)好的破碎頂板內(nèi)部設(shè)定出掛梁，并及時(shí)進(jìn)行打柱處理。其次，選定好適合尺寸的模板去插現(xiàn)有的頂板。最后，在采納特有追擊支護(hù)之后去修復(fù)回采面含有的破碎頂板。第二， 應(yīng)用先進(jìn)的超前支護(hù)方式。超前支護(hù)方式是在實(shí)際切割操作之前預(yù)先設(shè)定出在冒頂方位內(nèi)的支護(hù)，目的是縮短之前的冒頂概率。之后應(yīng)用在現(xiàn)有的頂板方位內(nèi)部打出大約在50mm的特定煤孔。在打孔操作的時(shí)候預(yù)設(shè)的圓鋼不能夠超過(guò)2200mm的長(zhǎng)度。通過(guò)這樣的操作方式不僅能夠維護(hù)好現(xiàn)有的支護(hù)結(jié)構(gòu)，而且還能夠提升回采成效。第三，在現(xiàn)有的回采面內(nèi)部注重范圍較大冒頂操作和頂板破碎的現(xiàn)象，沿著現(xiàn)階段所擁有的煤壁來(lái)預(yù)設(shè)出新的切眼路徑。通過(guò)這樣的方式在較小的距離內(nèi)選擇適合的板梁。

3 回采工作面破碎頂板末采的安全措施

3.1 末采的回采工藝分析

第一，將工作面采高的高度要嚴(yán)格控制在2.2m左右，在距離停踩線5m到13m的位置上進(jìn)行金屬網(wǎng)的布置。第一道金屬網(wǎng)在布置的時(shí)候需要適當(dāng)?shù)目s小長(zhǎng)度，目的是方便掛網(wǎng)人員操作。在移動(dòng)支架的時(shí)候需要借助兩邊的護(hù)幫托住金屬網(wǎng)，之后增大支架的立柱，避免在移動(dòng)支架的時(shí)候金屬網(wǎng)發(fā)生位移。第二道金屬網(wǎng)在布置的時(shí)候需要和第一道金屬網(wǎng)實(shí)現(xiàn)橫向?qū)印５谌澜饘倬W(wǎng)在搭建的時(shí)候也需要和第一道金屬網(wǎng)進(jìn)行對(duì)接。第四道金屬網(wǎng)和第二道金屬網(wǎng)進(jìn)行對(duì)接。金屬網(wǎng)一般會(huì)選擇上下錯(cuò)層鋪設(shè)的方式，錯(cuò)層的間隔距離為500mm。金屬網(wǎng)在使用的時(shí)候從工作面到短邊的搭接長(zhǎng)度為100mm，長(zhǎng)邊的搭接長(zhǎng)度為200mm。第二， 在距離停采線還有6m到7m的時(shí)候進(jìn)行工作面鋼絲繩的鋪設(shè)，在支架頂梁最前端距離停止線3.3m的時(shí)候，停止支架的移動(dòng)。第三，在回采工作面推進(jìn)到規(guī)定的停止線位置上的時(shí)候，需要及時(shí)撤回工作面內(nèi)部的支柱，并將停采線最后三排的支柱由木柱替代。

3.2 末采安全措施

第一，末采工作面上順槽到距離末采位置有10m左右的時(shí)候需要進(jìn)行末采操作，整個(gè)末采操作都需要嚴(yán)格按照施工規(guī)劃進(jìn)行。第二，在末采期間，回采工作面要嚴(yán)格按照施工規(guī)定進(jìn)行作業(yè)，并在具體的施工操作中做好末采工作面的安全管理。第三，各個(gè)工種在開(kāi)展施工作業(yè)之前都需要進(jìn)行必要的檢查，通過(guò)檢查來(lái)消除一切影響施工和檢驗(yàn)工作開(kāi)展的安全隱患。第四，施工人員在進(jìn)入煤幫作業(yè)之前需要將支架空頂?shù)拈g隔距離收縮到最小的狀態(tài)，之后立刻伸出前面的探梁，安排專門(mén)的人員閉鎖采煤機(jī)，打開(kāi)滾筒離合器，最后完成停電操作。第五，施工人員在距離施工作業(yè)點(diǎn)5m的位置上要進(jìn)行規(guī)范的支架操作，并安排專門(mén)的人員看護(hù)底板的煤幫變化情況，在發(fā)現(xiàn)問(wèn)題之后及時(shí)撤離人員處理問(wèn)題。第六，在頂板壓力比較大的時(shí)候，需要施工人員及時(shí)支設(shè)貼幫柱。同時(shí)，工作面在支設(shè)貼幫柱的時(shí)候需要做好支架的牢固處理。第七，末采拉近工拉架操作的時(shí)候需要提前做好降架處理，確保頂梁能夠順利離開(kāi)頂網(wǎng)。

4 撤架的頂板支護(hù)操作

掩護(hù)支架一般會(huì)設(shè)置為兩個(gè)，一個(gè)安排在出架的通道位置上，另外一個(gè)安排在支架原支護(hù)空間的下部分。支架的設(shè)定將以往的空間挑梁維護(hù)改變?yōu)橹Ъ芫S護(hù)，目的是在施工的過(guò)程中減少挑梁的維護(hù)工作量，通過(guò)減少鋼梁的移動(dòng)來(lái)增強(qiáng)支架設(shè)置的安全性和穩(wěn)定性。在支架撤出之后，支架在頂板壓力作用下會(huì)不斷下沉，這個(gè)時(shí)候出架通道的兩個(gè)掩護(hù)支架會(huì)向前移動(dòng)，在距離放頂線2m的位置上額外添加一個(gè)錨索加固頂板，讓出架通道和頂板之間相差4m垮落，從而為后續(xù)掩護(hù)支架的移動(dòng)創(chuàng)設(shè)更多有利的條件支持。

在撤架操作支護(hù)的過(guò)程中要著重注意以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：第一，為工作面的回止線設(shè)定好提前的標(biāo)志，目的是為煤炭采集隊(duì)的回撤提供支持。第二，在回撤之前，需要相關(guān)人員對(duì)整個(gè)巷道支架進(jìn)行必要的加固維護(hù)處理，目的是確保巷道支護(hù)的質(zhì)量安全。第三，在拆架操作的時(shí)候需要施工人員密切觀察頂板的情況，在頂板出現(xiàn)跟隨下沉或者傾斜現(xiàn)象的時(shí)候及時(shí)停止降架操作，根據(jù)需要可以適當(dāng)?shù)奶嵘i緊支架。第四，在頂板破碎段支架拆除之前需要施工人員體現(xiàn)對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固處理。第五，在回撤單體柱的時(shí)候如果頂板的壓力較大，則是需要應(yīng)用專門(mén)的拉繩拴在單體柱卸壓棒上，并將栓好的撤柱繩套和絞車鋼絲繩連接在一起。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，煤礦的開(kāi)采是影響社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一個(gè)重要項(xiàng)目，煤礦事故的發(fā)生為社會(huì)發(fā)展產(chǎn)生了不利的影響。從以往的經(jīng)驗(yàn)上連卡，采煤工作面板事故的發(fā)生具有很強(qiáng)的規(guī)律性，綜采工作中頂板控制操作并不是簡(jiǎn)單的完成頂板支護(hù)工作，而是需要根據(jù)頂板的巖土性質(zhì)、開(kāi)采需要來(lái)制定出有針對(duì)性、綜合性的技術(shù)工作。在頂板支護(hù)操作中有時(shí)候需要完全控制頂板，目的是避免出現(xiàn)頂板垮落現(xiàn)象;有的時(shí)候需要提前進(jìn)行大面積的垮落頂板;有的時(shí)候需要在承受部分壓力的情況下完成支護(hù)施工。為了能夠減少回采工作面破碎頂板毀壞對(duì)末采產(chǎn)生的不利影響，在煤礦開(kāi)采的過(guò)程中需要相關(guān)人員應(yīng)用合理的破碎頂板支護(hù)技術(shù)，不斷優(yōu)化回采工藝。

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