淺談采掘交鋒頂板壓力與控制

趙達明

(開灤（集團）東歡坨礦業分公司，河北 唐山 064002)

一、煤層及頂底板基本情況

回采工作面所采煤層煤層穩定，結構復雜，多存在薄層粘土巖夾層。煤質為黑色、金剛光澤，光亮～半亮型氣煤，礦物含量明顯高于其他煤層，煤層的變質程度較低，揮發分較高。煤層厚度1.9~4.0m,平均厚度2.7m，煤層傾角12~28°，平均傾角20°。

礦井采用“走向長壁綜合機械化”采煤方法，煤層群下行開采，即7、9、11、12-1各煤層依次開采，為確保開采安全穩定可靠，就各煤層回采工作面開采過程中煤層頂底穩定期及底板回采巷道擾動影響進行分析。

根據我礦多年的回采經驗及礦壓監測數據，總結出各煤層在回采后18m～32m范圍，老板基本完全垮落，圍巖應力趨于穩定，在回采后180m～220m范圍圍巖應力已達到穩定狀態，對下覆煤層頂板應力已重新達到平衡狀態，不會有壓力傳遞。若下覆掘進巷道在上述范圍內施工時，如果出現礦山壓力顯現，拱形支架明顯變形破壞等情況，立即停止掘進，采取加固措施，待回采工作面達到穩定期并且持續觀測掘進巷道礦壓觀測穩定，拱形支架無繼續變形時，經生產技術部確認后，才可繼續掘進。

二、施工過程中采取有效措施

施工前掘進專業及安全管理部聯合對掘進巷道的所轄系統等進行全面隱患排查，排查隱患按“五定表”的形式進行處理，隱患處理完后再施工。對掘進巷道進行定期全面排查工作。強化頂板管理，嚴格按正規循環圖表施工，保證規程措施在現場百分百落實。施工過程中每班必須有管技人員現場盯崗。嚴格按措施備好防災材料。當現場條件發生變化時，必須及時規程復查或補充措施形式加以補充完善。各掘進工作面均要沿底板施工，遇到軟底或不見底時必須穿好木鞋。各工作面施工過程中，嚴格遵循施工設計，使用好中、平線，嚴禁擅自更改設計方位及巷道坡度。由相關單位參照本方案制定各工作面具體措施。

三、頂板管理與控制

針對采掘同步施工，為了預防出現頂板因礦壓擾動而發生的頂板事故，在施工時，做好以下措施：

1.礦壓組對巷道進行全面礦壓觀測，主要采取“十字”測點和頂板離層儀等措施，定期根據觀測數據分析結果，針對分析結果，采取相應的管控措施。

2.施工單位共同布點，礦壓組及時總結礦壓影響規律，指導下步施工。

3.掘進施工中，不得空頂作業，堅持“敲幫問頂，找掉觀山”制度，按“由外向里、先頂后幫”的原則，掘進時隨時觀察頂板及煤壁變化，操作人員要站在支護范圍內，找掉工具為長度不小于2.0m及3.0m專用找掉釬子各一根。現場班組長是找掉工作的責任人和觀山人員，找掉人員由班組長現場指派專人負責。施工中，必須先進行找掉工作，掉找清后再進行相應的支護作業。

4.開工前及施工過程中，必須對迎頭支架卡纜進行循環緊固，并保證螺母緊固力達到150N ?m以上。

5.每班開工前及截割后，班長要檢查作業地點及后路的支護情況；班中，作業人員也要勤檢查，發現頂空、卡纜螺絲松動、小板脫落、棚子露腳等問題，必須由外向里逐架處理，處理好后方準開工。

6.架棚支護時，如遇煤層松軟、頂板破碎等地質條件時必須打撞楔控制好頂幫后，方可進行掘進工作。壓力大地段，支架下要及時加打托梁加強支護，背板要插嚴背實。不見底、底軟時必須穿好規格不小于250×150×50mm的木鞋。

7.架棚施工時，在施工后路30m范圍內備足φ≥150mm、長2.0m（3.0m）以上半圓撞楔不少于30塊，以備頂板破碎時隨時取用。

8.進行戳棚腿和上梁等工作時，施工人員嚴禁背對迎頭，必須在可靠支護范圍內進行作業，利用好上梁器或前探支護裝置，并保證檢修完好。

9.施工中，頂板破碎或上頂抽冒時必須及時打好超前撞楔控制頂板，頂板劈抽冒嚴重時，采用長度不小于2.5m鐵道或厚半圓撞楔打好撞楔。撞楔間距不大于0.8m，兩撞楔之間用木背板或撞楔插嚴背實。上好棚梁后要及時將上頂插嚴背實，嚴禁空頂作業。頂、幫空200mm以上時，用木料或煤矸袋填實；冒高、幫空大于300mm小于500mm時，必須使用短半圓及木背板縱橫交叉打好小木垛接頂；冒高、幫空大于500mm時，必須使用短方木打“井”字形木垛接頂。并在此處下好瓦斯監測管，由通風部門隨時監測瓦斯情況。

10.施工中，若頂板破碎，必要時可縮小棚距至450mm或650mm，頂板破碎冒高超過300mm以上時必須在本班積極處理，防止長時間頂空給下一班遺留安全隱患。

11.頂板破碎或上頂抽冒時插背過程中，先將上頂插好幾道小板，護住插背人員頭部，之后再進行鋪網工序，以防止上頂掉落矸石砸傷插背人員；緊卡纜過程中，分兩次緊固，頭一次緊固至梁腿搭接穩固即可，隨后立即進行插背鋪網工作，之后再進行第二次緊固，達到緊固力，以減少空頂時間，防止施工人員在緊固卡纜過程中掉煤矸塊傷人。

12.施工中，隨時注意觀察后路巷道來壓及支架變形情況，具體根據礦壓觀測結果，規定巷道斷面最大收斂值（七天內變化不超過150mm），超過必須停止施工，合理避開頂板擾動影響，低于收斂值時，采取下述加強支護措施。在來壓明顯范圍采用在正頂或兩幫卡插梁方式或正頂打一趟方木（水柱）托梁的方式加強支護，并每隔50～80m布置一個十字測點，至少每周觀測一次，待測點壓力穩定持續一個月以上，可撤消該測點。

13.施工時現場作業人員要隨時注意頂板及支護情況，若出現冒頂預兆（頂板發生響聲,巖層下沉斷裂；頂板掉渣,掉渣越多,說明頂板壓力越大；煤質變酥,煤壁片幫增多；頂板出現裂縫,裂縫張開,裂縫增多；頂板出現離層；頂板發生漏頂；頂板淋水增大）時。現場管技人員及班隊長要及時采取有效措施，不易控制時，撤出作業人員至安全地點，匯報調度室及區值班人員，待采取措施排除隱患后方可進入施工。

14.施工如頂板破碎時，架設棚子應比上一架下山坡度要高，防止由于打撞楔導致施工棚子越來越低，導致增加施工難度。

15.架棚支護時，掘進機截割斷面后要及時進行臨時支護，嚴禁空頂作業。上梁時，要配足人力，專人指揮，互相配合完成架設工作。同時，要求背板背實，上齊鐵支拉桿、卡纜，棚子接口嚴密。

16.過斷層前，根據地質預測斷層資料，提前調整巷道破板量，減少斷層附近頂板破碎給施工造成上頂冒頂或掉煤矸傷人的風險。

17.過斷層期間，支架上頂及兩幫要插嚴背實，并且掘進迎頭30m范圍內要備足不少于30塊Ф≥150mm、長度不小于2.0m的半圓撞楔，碼放整齊，保持后路暢通。當頂板松軟易冒時，密排撞楔超前控頂，防止發生冒頂事故，并且撞楔隨施工及時向前倒運，如頂板冒高向上向前抽冒嚴重時，可采用長度不小于2.5m鐵道撞楔，探至煤壁控頂，多動手鎬刷幫，掘進機將兩幫窩子打好后，及時架設好支架，防止抽冒擴大。冒頂時停止掘進作業，處理好無危險后，方可再掘進。

18.防迎頭片幫安全技術措施

在施工過程中遇到煤層松軟且隨著巷道掘進丟頂煤掘進時，為防止迎頭前方及兩側煤層片幫，加強頂板及兩幫的管理，上梁必須使用上梁器，調整施工工藝，采用只截割巷道外圍輪廓而留“巷道中部”的截割方法控制巷道圍巖，防止偏幫或頂板抽冒。在施工過程中控頂范圍的兩幫及時向前方用半圓木打好超前撞楔，防止控頂范圍的兩幫片幫。施工人員嚴禁進入空頂區，并且施工時，人員要面向煤壁側，同時安排有經驗的人員專門負責觀山工作。

19.施工過程中嚴格執行規程措施規定的控頂距，嚴禁超控頂距施工。

20.各掘進工作面要采取及時支護，根據不同煤層頂板條件掌握好對掘進巷道易于片幫、冒頂部位，要采取有針對性措施，嚴禁空頂作業。

四、結束語

巷掘進與綜采工作面交鋒期間，通過對掘進巷道頂板、兩幫進行加強支護和針對性進行安全管控，巷道實測頂底板移近量始終控制在25 mm以內，兩幫移近量控制在 20 mm以內，巷道未出現頂板離層和明顯底鼓現象，極大地保障了巷道的成型質量和現場作業人員的人生安全，提升了巷道的掘進效率和安全可靠性，也為煤礦應對類似采掘工作面安全交鋒問題提供了寶貴經驗。