殘煤綜采工作面開采破碎頂板控制

作者簡介：方貴成（1964-），男，吉林省遼源礦業(yè)（集團(tuán)）西安煤業(yè)公司經(jīng)理。

摘 要：殘煤綜采工作面頂板破碎嚴(yán)重制約生產(chǎn)安全及回采效率。由于受采動影響，頂板層位和厚度都將發(fā)生變化，通過分析總結(jié)其變化規(guī)律采取相應(yīng)措施，加強(qiáng)煤層頂板控制，降低抽冒事故頻率，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)的安全、高效。

關(guān)鍵詞：殘煤綜采工作面；支架初撐力；煤幫頂板；破碎頂板開采控制

中圖分類號：TB 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：16723198（2014）03019101

殘煤綜采工作面難以管理和控制的關(guān)鍵是上下端頭、煤幫和頂板，因為上下端頭大都不安裝端頭支架，工作面割幫后煤層頂板屬于無支護(hù)狀態(tài)，是回采工作面頂板管理的最薄弱地點(diǎn)，需制定有效的控制方法，這對安全生產(chǎn)舉足輕重。

1 煤層頂板分類

1.1 偽頂

偽頂沉積煤層之上，厚度較薄一般在0.5米左右，是極易隨煤炭的采出而垮落的巖層，大多為頁巖、炭質(zhì)頁巖等。

1.2 直接頂

直接頂是位于偽頂或煤層（無偽頂）之上的巖層，由于巖性及膠結(jié)原因較不堅硬，隨開采支架前移在采空區(qū)垮落，厚度一般在1米～2米，由頁巖、泥巖、粉砂巖等組成。

1.3 老頂

老頂是沉積于直接頂之上或者直接覆于煤層之上（無直接頂或偽頂）較厚并且堅硬的巖層，常在采空區(qū)上方懸浮一段時間，面積達(dá)到之后靠自重及上覆巖層重力作用才能垮落（初次來壓和周期壓），由砂巖、礫巖、石灰?guī)r等堅硬巖石組成。

2 煤層頂板破碎的因素

2.1 內(nèi)在地質(zhì)因素

煤層與頂板巖石的節(jié)理、裂隙、斷層、褶曲、硬度、破碎帶等地質(zhì)構(gòu)造是影響頂板是否穩(wěn)定的內(nèi)因。

2.2 外在因素

2.2.1 殘煤開采

西安煤業(yè)公司現(xiàn)全部為殘煤開采，頂板巖層應(yīng)力通過煤層開采釋放到底板，煤層及頂板的力學(xué)結(jié)構(gòu)的相對穩(wěn)定性遭受破壞，煤層強(qiáng)度低、易碎，從而導(dǎo)致頂板容易垮落。

2.2.2 梁端距

梁端距（循環(huán)進(jìn)度）加大，冒落程度隨之增加。但梁端距不是影響工作面頂板冒落的唯一因素，冒落程度的大小也受巖性、節(jié)理、裂隙等諸多因素影響。

2.2.3 支架初撐力

工作面的支護(hù)強(qiáng)度取決于支架初撐力，往往支架初撐力不足，其主要原因：

（1）乳化液泵站壓力不足、管路及閥組泄漏；（2）供液管路內(nèi)徑細(xì)流量??；（3）支架各液壓柱串液；（4）多支架同時供液；（5）工作面底板松軟、支架鉆底等。

2.2.4 支護(hù)狀態(tài)

綜采工作面好的支護(hù)狀態(tài)，會大大提升對頂板的控制能力，減少冒頂事故發(fā)生。采煤工藝不合理、支架不垂直煤壁、支架錯茬歪斜不能平行支護(hù)頂板、上下端頭π鋼擺放不合理支撐強(qiáng)度不足等，都會影響支架支護(hù)狀態(tài)和降低支護(hù)質(zhì)量，導(dǎo)致頂板事故的發(fā)生。

2.2.5 循環(huán)速度

工作面頂板冒落程度與工作面循環(huán)速度有直接關(guān)聯(lián)，隨著工作面推進(jìn)速度增加、支護(hù)速度的加快，會降低煤層與頂板的變化，工作面冒頂?shù)拇螖?shù)也就隨之減少。

3 工作面破碎頂板的控制

3.1 綜采支架合理選型

煤層及頂板破碎工作面要選擇前梁具有伸縮性能的支架，并配有護(hù)幫板，支架高度選擇1.8米～2.5米之間，不宜過高，梁端距0.6米～0.8米為宜。

3.2 打鉆注水

提前在上下順槽打注水鉆孔，按工作面長度合理布孔，從而能夠浸透煤層及頂板、弱化煤巖浮離，實(shí)現(xiàn)煤巖的人為注水膠結(jié)，有效地控制破碎煤層、頂板。

3.3 工作面鋪金屬網(wǎng)

頂板破碎的工作面在移架時煤矸會從架間及梁端漏貨，可造成煤幫片幫、冒頂擴(kuò)大，開幫前在前梁位置掛好金屬網(wǎng)，前移支架時將金屬網(wǎng)托到頂梁之上，有效地控制架間、梁端漏矸。

3.4 擦頂移架

采用正常操作程序降架移架，難以保持破碎頂板的完整性，破碎頂板應(yīng)采用帶壓擦頂前移支架。移架時保證頂梁與頂板有一定的摩擦阻力帶壓前移。確保頂板不出現(xiàn)較大松動。

3.5 改變采煤工藝

（1）煤層、頂板破碎時應(yīng)由機(jī)械落煤改為風(fēng)動落煤或人工手掘落煤方式，但要加強(qiáng)煤幫及頂板管理。

（2）工作面采高控制在1.8米～2.5米之間，確保支架的有效支撐減小煤壁壓力。

（3）暴露的頂板掛好超前網(wǎng)，采用人工及時打貼幫柱超前支護(hù)方法，每盤支架前梁架兩個棚，煤幫用單體柱升緊貼頂板，另一端搭在支架前梁，確保頂板有效控制。

以上所述是我單位針對殘采破碎頂板采取的控制措施，近年來頂板管理狀況得到有效改善，避免了工作面冒頂現(xiàn)象的發(fā)生，為殘煤綜采工作面在破碎頂板條件下減少冒頂事故、實(shí)現(xiàn)安全高效奠定了堅實(shí)基礎(chǔ)。