淺析綜采工作面冒頂機理確保頂板管理安全

孫計全 滿文

摘? 要：本文根據(jù)某礦通過對綜采工作面冒頂發(fā)生的機理的分析，介紹了頂板管理措施。從合理選擇支架設(shè)備、使用支架等方面來加以介紹，如何有效的防止了頂板事故的發(fā)生。

關(guān)鍵字：綜采工作面;頂板;綜合管理措施

1 頂板管理中存在的問題

煤礦開采過程中頂板事故是制約綜采（放）工作面生產(chǎn)的主要因素，在各類事故中占65%。因此，如何采取有效措施控制頂板事故是綜采（放）工作面實現(xiàn)安全生產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的首要任務(wù)。

2 綜采工作面冒頂發(fā)生的機理

在緩傾斜煤層中，對回采工作面空間影響最大的地質(zhì)因素是直接頂，其穩(wěn)定性與節(jié)理裂隙發(fā)育程度有關(guān)。節(jié)理裂隙有3類：原生裂隙、構(gòu)造裂隙、地壓裂隙。從某礦的生產(chǎn)實際情況看，以地壓裂隙和構(gòu)造裂隙對頂板管理的影響較大。地壓裂隙是由于煤層采動后引起的。煤壁前強大的支承壓力對直接頂可能形成地壓裂隙，這種裂隙平行于工作面，對液壓支架的穩(wěn)定性直接產(chǎn)生影響。在開采過程中，老頂及其上覆巖層的重量對工作面形成支承壓力。如果工作面推進度慢，則支承壓力超前，通過老頂懸臂梁反復(fù)作用于煤壁和直接頂，造成煤壁和直接頂產(chǎn)生地壓裂隙，地壓裂隙不但使原生裂隙擴大，而且會使相鄰裂隙相互連通，最終引起煤壁片幫、頂板“斷橋”而離層，迫使支架初撐力上不去，這時如不及時采取特殊措施，極易發(fā)生冒頂。

構(gòu)造裂隙是由地質(zhì)構(gòu)造運動而形成的。它常貫穿整個巖層（煤層），在地下水作用下容易灌入其它礦物質(zhì)，在層面中形成明顯的弱面，使得裂隙面之間的粘接力減弱。在直接頂中這種裂隙極易在毫無征兆中造成冒頂事故。液壓支架在移架過程中對頂板反復(fù)支撐卸載，也會造成頂板破碎，如果支架頂梁不能與頂板形成面接觸，則進一步破壞頂板，從而導(dǎo)致冒頂。

3頂板綜合管理措施

3.1優(yōu)化工作面巷道布置

綜采工作面對地質(zhì)條件的適應(yīng)性較差。在確定巷道布置方案之前，需要進行大量的地質(zhì)分析工作，把工作面布置在地質(zhì)條件好、斷層少且落差小于1m的區(qū)域。為了確保風(fēng)巷和工作面上安全出口的管理，在布置風(fēng)巷時應(yīng)盡量少留煤柱，一般以留4m左右為宜，既可使巷道處于采空區(qū)免壓帶范圍內(nèi)，又可防止老塘水的滲入和漏風(fēng)。

3.2合理選擇支架架型

支架的選型是否合理，直接關(guān)系工作面頂板控制效果。根據(jù)某礦煤層及頂?shù)装鍡l件，選擇ZFS5400～6500型系列支撐掩護式支架，由于這種支架的最佳采高（3.2～3.5m）大于煤層厚度（3.0m），支架的承載能力能夠較好地發(fā)揮，能夠很好地控制頂板從而很好地維護了頂板安全。

3.3正確使用液壓支架

3.3.1保持支架的初撐力

要正常使用好液壓支架，必須保證支架有足夠的初撐力及工作阻力。做到這一點，首先要保證泵站的壓力，并使整個液壓系統(tǒng)要消滅漏液串液現(xiàn)象，保持液壓系統(tǒng)處于良好的工作狀態(tài)。

3.3.2支架操作的注意事項

（1）移架要及時、迅速，做到少降、快拉。要定向前移，防止上下外斜、前傾后仰，擠架倒架。

（2）移架步距要夠，支架移過后成一條直線。

（3）要求頂梁和底座平整地與頂?shù)装褰佑|，力求受力分布均勻。

（4）必須將底板上的浮煤浮矸清理干凈，以保證支架和溜子順利前移。

3.3.3處理支架事故的幾點做法

支架如果發(fā)生陷底、傾倒、擠架或架間距超寬等事故，將給頂板管理和正常生產(chǎn)帶來嚴重后果，處理不當將造成大面積冒頂。

支架陷底的處理：底座陷入底板，可在支架頂梁下用單體柱打一斜撐，一頭頂在被陷支架的頂梁上，另一頭固定在相鄰支架的底座上，然后被陷支架降柱，提起底座，同時向前移架。

倒架的處理：倒架往往發(fā)生在移架過程中，因此移架時要注意觀察支架的狀態(tài)和頂?shù)装宓淖兓闆r，有傾倒趨勢時立即進行處理。辦法是：移架前在支架傾斜方向頂梁下用單體柱打一斜撐，單體柱的底部打在相鄰支架的底座上，拉架時支架在此斜撐單體柱的作用下擺正。

擠架的處理：工作面沒采直，容易引起支架擠架或架間距超寬。因此，要堅持掛線采煤，移溜拉架，按正規(guī)循環(huán)進刀割煤。一旦發(fā)生擠架，應(yīng)及時調(diào)整采向并采直，同時調(diào)整支架。

3.4加強工作面兩道的超前支護

根據(jù)建新礦的礦壓特點，對于架棚支護而言，順槽和風(fēng)巷必須超前60m架設(shè)雙邊樹，其中距工作面20m要架3邊樹。兩道超前替棚不超過7m。為了使工作面頭、尾不破頂采煤，兩道替棚時不允許挑頂，必須把底鼓部分整平以保證巷道高度，使溜子頭、尾沿著煤層底板推進，達到溜子平直和不破壞頂板的目的。

3.5加強地質(zhì)預(yù)報和礦壓觀測

3.5.1地質(zhì)預(yù)報

由于綜采對地質(zhì)構(gòu)造的適應(yīng)性差，地質(zhì)工程技術(shù)人員必須及時掌握、分析、預(yù)測地質(zhì)變化情況，提供準確預(yù)報，以便采取相應(yīng)措施。一般采用月報和點報相結(jié)合的辦法預(yù)報。

3.5.2礦壓觀測

礦壓觀測方面，以支架初撐力為主，同時收集頂板破壞的資料，如頂板破碎程度、頂板冒落敏感度、頂板張裂隙、臺階下沉和落差、煤壁片幫等。并對以上情況進行詳細記錄和分析，經(jīng)計算機處理后向有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和部門匯報，以便采取針對性措施。

3.6破碎頂板的管理

3.6.1帶壓擦頂移架

為了減輕移架對頂板造成的破壞，移架時讓支柱仍保持一定的工作阻力，使頂梁貼著頂板擦頂前移。

3.6.2正確使用伸縮梁

為了做到及時護頂，當采煤機前滾筒割過后，應(yīng)立即伸出伸縮梁護頂。當支架前移時，則應(yīng)及時縮回伸縮梁。如果割煤后伸縮梁不及時伸出護頂，則極易造成冒頂事故;如果移架時不及時縮回伸縮梁，一是推溜拉架到不了位，導(dǎo)致工作面采不直，二是造成支架頂梁低頭，破壞頂板。

3.6.3架設(shè)“鴨嘴”棚

當工作面已出現(xiàn)冒頂或移架將有造成冒頂?shù)奈ｋU時，則采用打“鴨嘴”棚的方法處理。即在煤墻靠頂板處挖一梁窩，將棚梁的一頭架在煤墻上，另一頭架在支架頂梁上，然后在棚梁上接頂或護頂。如果煤墻松軟或片幫嚴重而不能挖梁窩，則靠近煤墻在棚梁下打臨時貼幫柱。這樣可防止移架時發(fā)生大面積冒頂。

3.7強化現(xiàn)場管理、提高工程質(zhì)量

工程質(zhì)量直接關(guān)系到工作面頂板管理的好壞。因此，必須切實加強現(xiàn)場管理，抓好工程質(zhì)量的檢查和驗收，杜絕不合格工程，為搞好頂板管理打下良好的基礎(chǔ)。

參考文獻：

[1]張君.采煤工作面生產(chǎn)的安全管理與技術(shù)措施分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014，29：94.

[2]陶勇.采煤工作面堅硬厚頂板放頂技術(shù)及預(yù)防措施[J].山東煤炭科技，2015，06：167-169.

作者簡介：孫計全，1978.07出生，男，山東鄒城市人，大學(xué)

高級工程師，研究方向：礦井防滅火、瓦斯防治