麥捷煤礦放頂煤開采頂板管理技術措施分析

李建強

（太原東山王封煤業(yè)有限公司，山西 太原 030000）

0 引言

麥捷煤礦150503 放頂煤工作面位于礦井井田新區(qū)中西部，采區(qū)南部為未采區(qū)、西部為井田邊界，臨近博大京魯煤礦，東部為陽泉上社二景與和諧煤礦，北部為F3 斷層。15 號煤層工業(yè)資源/儲量為35 056 kt，設計資源/儲量為29 830 kt，設計可采資源/儲量為17 439.7 kt。為確保工作面開采工作的安全、平穩(wěn)進行，制定和使用了頂板管理技術措施[1-3]。

1 正常情況下的頂板管理

1.1 堅硬頂板強制放頂?shù)募夹g要點

直接頂?shù)念悇e屬于中等穩(wěn)定的2 類，老頂520≤620，屬于Ⅱ級，說明本工作面的采空區(qū)頂板存在垮落的風險。通過對本工作面地質條件，以及附近已采工作面的老頂來壓情況，對工作面的頂板來壓步距進行了設計。直接頂、老頂?shù)某醮慰迓洳骄喾謩e為12～22 m、35～45 m，而老頂周期來壓步距則為18～25 m。

通過對已采工作面情況的分析，回采工作面的頂板處于“隨采隨落”的狀態(tài)。工作面的頂板并非堅硬頂板，說明在初采時運用頂板預裂手段后不必強制放頂。為避免出現(xiàn)懸定面積過大的問題，本工作面的預裂爆破技術要點為：在垂直工作面按照切眼布置25個鉆孔，鉆孔的仰角為60°、長度為30 m。鉆頭直徑為5.6 cm，方向與工作面推進方向具有統(tǒng)一性。

1.2 端頭、工作面及其巷道的支護方法

在本工作面上使用了放頂煤液支架支護頂板，在工作面的端頭、端尾處各安裝了3 組液壓支架，中間架為137 組。本工作面的端頭、端尾支架的外幫位置存在2～3 m 的空擋，在端尾支架外幫空檔分別為1.6～2 m、大于2.4 m 時，需要分別投用兩端大板控頂、三端大板棚管理模式。而本工作面在順槽超前支護方面，則使用了單體支柱配合4.2 m 大板、4.2 m π型梁棚聯(lián)合支護方式。端頭的排頭架外幫采用邁步抬棚管理頂板，沿著巷道的平行方向，在距離排頭架外幫20～50 cm 出進行布設。

1.3 機頭或機尾的三角區(qū)管理

在兩個三角區(qū)的位置，同工作面平行方向上使用了排頭架完成頂板支護工作。在頂板破碎煤墻較為松軟時，按照實際情況適當增加聯(lián)網(wǎng)長度，憑借大板的力量增加頂板支護的強度。轉載機以外的列車在拖移電纜時，需要在超前支護以外拖移動，保證人行道內的凈高、凈寬分別控制在1.8、0.8 m 以內。當端頭、端尾三角區(qū)內的里幫錨桿完成卸壓任務之后，應盡快逼好煤墻。而安全出口的位置則要保證無任何雜物的阻擋，維持較高的暢通性。

1.4 兩巷老塘垮落管理

皮帶和軌道順槽需要在全錨支護區(qū)內的頂板、高頂破碎位置上，搭設好單柱π 型梁棚進行支護，用道木絞頂開展強化維護工作。若發(fā)現(xiàn)在皮帶和軌道順槽的人行路面上存在雜物，便要盡快予以清理。為了實現(xiàn)老塘的隨采隨落，應在退巷道頂部外幫側、退錨索的位置上，使用頂角錨桿螺絲。而老塘的懸頂長度在超過標準時，需要立即停機處理，處理措施如下[4]：若難以正常退錨，需要在確保工作人員人身安全的條件下，開展刺松托盤上頂煤工作，讓錨索失效。在已經(jīng)完成退錨工作的情況下，則要在安全區(qū)域內，用絞車拉動鋼帶進行放頂。回采時需要查看頂板的垮落狀態(tài)，對錨桿螺絲、退錨索的數(shù)量加以調整。在采空區(qū)出現(xiàn)小面積未垮落時需要以填充的方式對老塘進行管理，而在采空區(qū)頂板大面積無法垮落時則要立即停止生產。

2 特殊情況下的頂板管理

2.1 工作面過松軟帶、破碎帶

過松軟帶、破碎帶前50 m 的位置上，隊組應當做好在工作面上液壓系統(tǒng)的檢修工作，準備生產活動中所需要的材料、設備，檢查排水系統(tǒng)以保證排水能力滿足要求。工作面遇破碎帶、松軟帶，應適當降低采高，采取追機帶壓移架方式，使支架能夠緊隨機組之前的滾筒移架，之后應盡快完成升架任務，使支架接頂更加穩(wěn)固。若在本工作面頂板破碎區(qū)域內，升架臨近的支架頂梁、前梁錯差在20 cm 時，支架初撐力仍然無法滿足既定標準，便要停止升架操作。頂板破碎區(qū)內要盡快完成超前移架工作，避免碎石漏出。為了避免出現(xiàn)工作面漏石的問題，需要在平行煤墻安裝單體柱抬棚。在出現(xiàn)漏頂（高頂）區(qū)域內瓦斯超過1.2%時，必須現(xiàn)場停機處理。

2.2 工作面過地質構造

實踐證實，工作面范圍內存在JX12 和JX14 型陷落柱，需要在布置巷道時優(yōu)先用震動炮松動處理，直接掘進，而在回采時則沿用震動炮，再用采煤機完成作業(yè)。在工作面過斷層期間，應當在作業(yè)現(xiàn)場準備方木、金屬網(wǎng)等所需的物資，同時在本工作面上2 路供風管道上，使用風鉆開展打孔作業(yè)，而在運輸巷道的1 路壓風管道上，則要用風鎬進行破矸。整個過斷層中均瑤強化對施工質量的管理，始終維持斷層工作面具有順平、順直的特征。如果工作面存在空頂、空幫，以及端面距離超過34 cm 的情況，便要盡快接實頂與拉動超前架。在拉動超前架后不滿足要求的情況下，便要在每個架上臥穿2 塊大板，板間距為75 cm，同時在板下部位置上用單體支出假設臨時貼幫柱。柱距同樣為75 cm，控制初撐力至少為1 800 kN。期間還需要強化對工作面頂板的管理工作，要求相鄰液壓支架的高度差不可大于側護板的2/3，端頭支護的施工作業(yè)應按照施工規(guī)程開展。同時做好液壓系統(tǒng)的檢修工作，使泵站的壓力達到30 MPa。做好頂板和地板的管理工作，保證采煤機、液壓支架、刮板運輸機等設備的平穩(wěn)運行，不可發(fā)生急彎、陡坡等現(xiàn)象[5]。在開展割煤工作時，應當依照煤層的具體厚度，控制好采煤機的臥底量、飄刀、挑頂。當斷層經(jīng)過之后回到正常區(qū)域之時，要立即將工作面予以調整，能夠沿著煤層的底板進行開采作業(yè)。

3 預防架前頂煤和頂板漏冒和工作面煤壁片幫的方法

回采期間需要保證確保工作面液壓支架初撐力達標，使液壓支架的初撐力至少為規(guī)定值的80%。若無法滿足這一要求，技術人員應立即對問題予以解決，及時升緊支架，使初撐力符合既定標準。在回采工作面位置上，液壓支架應完好無損，使護幫板可以保護煤墻，供液系統(tǒng)及其元件不得發(fā)生自動卸載等異常問題，用以保證支架的工作阻力和初撐力，而采煤機割煤后伸縮梁護幫板要及時打出。

在回采工作面的破碎頂板預假頂之下，應保證超前和帶壓移架跟隨機擦頂。回采工作面的采高參數(shù)需要控制在2.8 m，頂板和支架箱梁的最佳仰俯角不得超過7°。按照本工作面的作業(yè)情況，最大梁端距離需要控制在34 cm 以內，最小、最大控頂距分別為4.45 m 和5.25 m。因本工作面的煤層傾角為0°～7°，具有近水平煤層的性質，不必采用采煤機防滑、支架防倒等方法，便能確保煤墻支護、架前頂煤的安全系數(shù)。

4 結語

針對麥捷煤礦的150503 放頂煤工作面的實際情況，對開采過程中要采取的一些安全技術措施進行了分析。分析了堅硬頂板強制放頂工藝和設備選型和工作面支護、工作面巷道超前支護、端頭支護方式，并探討了回采過程中要采取的一系列安全措施。可以為放頂煤的安全開采提供一定的參考。