關(guān)于綜采工作面頂板管理的新方法

摘 要：在采煤工作面向前推進(jìn)時，由于頂板的狀況不斷變化，特別是綜采工作面因走向跨度較大及煤層賦存的原因，頂板事故頻頻發(fā)生，給礦井安全生產(chǎn)造成了十分嚴(yán)重的影響，也使頂板管理成為采煤工作面的一項(xiàng)重要工作。而對于綜采工作面頂板的控制，是綜采工作面生產(chǎn)管理的重要內(nèi)容，要使工作面在正常的良性循環(huán)下安全生產(chǎn)，必須加強(qiáng)綜采工作面頂板管理。

關(guān)鍵詞：綜采面頂板管理；頂板控制；方法；

中圖分類號：TD32712 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-3520（2014）-07-00-01

一、堅硬頂板控制

堅硬頂板控制的重點(diǎn)是：在有目的有控制的條件下采取措施強(qiáng)制放頂。強(qiáng)制放頂?shù)闹饕夹g(shù)措施有“爆破法”、“軟化壓裂法”兩種。

（一）爆破法控制頂板

1、超前深孔松動爆破：一般適用于直接頂堅硬但厚度較小，將其垮落下來不足以充滿采空區(qū)，而基本頂又為整體性較強(qiáng)、較厚巖層。鉆孔平行工作面布置，有單側(cè)和雙側(cè)布置兩種形式。單側(cè)布置適用于煤層傾角大、長度較小的工作面，鉆孔由下平巷向上鉆進(jìn)。雙側(cè)布置適用于煤層傾角較小、長度較大的工作面。鉆孔超前工作面鉆進(jìn)，其超前距離以不影響綜采工作面正常生產(chǎn)為原則。根據(jù)工作面具體條件，分回采巷道設(shè)置鉆場和專門硐室設(shè)置鉆場兩種方式。實(shí)施爆破是爆破放頂?shù)年P(guān)鍵，必須根據(jù)鉆孔布置情況及基本頂巖層的結(jié)構(gòu)和堅固性，合理確定爆破參數(shù)，如裝藥量、裝藥方式、封孔方法與封孔長度等。必須進(jìn)行專門的爆破設(shè)計。實(shí)旋爆破，要加強(qiáng)頂板控制，保證生產(chǎn)安全。

2、挑落式深孔爆破：這種方式適用于直接頂堅硬且層厚較大的頂板。放頂步距一般為25～30 m，初次放頂步距可適當(dāng)減小。鉆孔布置在工作面推進(jìn)后，在其后方按垂直工作面方向向采空區(qū)頂板打深孔，一般工作面兩端頭鉆3排孔，中部鉆2排孔，排間孔呈交錯布置。鉆孔垂深關(guān)系到采高碎脹系數(shù)等，但原則上要求爆破后碎落的矸石能基本充滿采空空間，一般為5～10 m。鉆孔間距7～8 m，鉆孔排距1.2～1.8 m，鉆孔仰角60°～65°，鉆孔直徑60～70 mm。實(shí)施爆破時，必須依頂板巖層的結(jié)構(gòu)組合和鉆孔參數(shù)合理確定爆破參數(shù)，使崩落巖石的碎脹系數(shù)盡量大些。爆破時，先起爆第一排，使第二排在擴(kuò)大自由面的條件下爆破，兩次爆破后，在頂板上切割一道深槽以利老頂來壓時沿此槽切斷垮落，從而減小來壓強(qiáng)度，保證安全。

3、淺孔式爆破：淺孔式爆破適用于直接頂堅硬、較硬的頂板。放頂步距每日處理一次。鉆孔設(shè)備一般巖石電鉆。鉆孔布置在工作面后方按垂直方向向采空區(qū)鉆出一排淺孔。鉆孔深度1.8 m左右，鉆孔間距3～4.5 m，鉆孔仰角70°～75°。

放頂方式有三種方式：①一刀齊放頂：鉆孔沿工作面呈一直線布置，放頂時使工作面采空區(qū)頂板巖層呈一條直線切斷。②臺階式放頂：第一天分段打工作面前半部鉆孔爆破，第二天打工作面后半部鉆孔爆破（二臺階）；或?qū)⒐ぷ髅娣殖深^、中、尾三部分，分三天打鉆孔爆破（三臺階）。依實(shí)際情況選用。③零星放頂：在生產(chǎn)過程中，對局部出現(xiàn)懸頂較大的地方可采用淺孔爆破處理，進(jìn)行零星放頂。

二、液壓支架的選型

液壓支架式綜采工作面頂板管理的重要設(shè)備。實(shí)踐證明，正確選擇液壓支架，可以充分發(fā)揮綜采設(shè)備的效能。

1、噸位選擇：支架的噸位選擇包括選擇液壓支架的初撐力和工作阻力。

（1）支架工作阻力：目前我國確定液壓支架工作阻力（即噸位）的方法有以下三種：一是巖重法。它是以周期來壓時工作面跨落袋內(nèi)巖石重量和周期性斷裂巖層所產(chǎn)生的沖擊載荷來確定支架的噸位。二是荷重法。它是根據(jù)本地區(qū)相近條件的工作面在使用單體支柱時實(shí)測的工作阻力來確定液壓支架的噸位。三是實(shí)測法。它是根據(jù)本地區(qū)相近條件工作面試驗(yàn)液壓支架樣機(jī)或使用液壓支架時實(shí)測的數(shù)值來確定液壓支架噸位的。由于實(shí)測的結(jié)果可能有大有小，所以確定新選支架的噸位時應(yīng)適當(dāng)加以修正。這種方法花費(fèi)較大，但確定的噸位比較合理。在實(shí)際選擇支架噸位時，還應(yīng)考慮到頂板的下沉量。因?yàn)橹Ъ艿墓ぷ髯枇κ怯行У乜刂祈敯逑鲁恋闹饕獏?shù)。當(dāng)阻力過小時，頂板下沉量就大。當(dāng)阻力過大時，既不利于頂板管理，又會造成浪費(fèi)。

（2）支架初撐力：如果工作面支架不能及時有效地支撐住頂板，直接頂板就會彎曲下沉，而與上覆巖層脫離，這就是離層現(xiàn)象。直接頂離層后，本身容易發(fā)生變形破壞其上覆巖也要下沉。要想控制這種離層現(xiàn)象，必須使用新暴露的頂板得到及時有效地支撐。所以選擇支架時應(yīng)保證支架對頂板有足夠的初撐力。

2、高度選擇：液壓支架高度要根據(jù)工作面的實(shí)際采高及其變化幅度，以及工作面在整個控頂距內(nèi)的頂板下沉量來確定。在一般情況下，當(dāng)煤層超過3.5米時應(yīng)考慮分層開采。如果支架最大高度小于煤層厚度，在煤層粘頂時，就必須在頂板下留煤皮，但增加了煤炭損失；在煤層不粘頂時，不能留煤皮，就需要在支架與頂板之間墊木梁，但這樣既加大了坑木消耗，又增加了開采難度，一般不采用這種方法。除選擇支架最大和最小高度外，在掩護(hù)式支架和支撐掩護(hù)式支架選擇時，還應(yīng)考慮到支架的工作高度。

3、結(jié)構(gòu)選擇：支架的架型、噸位和高度是選擇支架的關(guān)鍵因素。而為盡可能適應(yīng)煤層的賦存條件和設(shè)備配套要求，還要考慮到支架的一些具體結(jié)構(gòu)。

（1）通風(fēng)斷面。高瓦斯礦井要考慮支架通風(fēng)斷面能否通過足夠的風(fēng)量，若圍巖條件不允許調(diào)整架型，會在使用中降低采煤機(jī)割煤速度。

（2）底座壓強(qiáng)。選擇支架要使底座壓強(qiáng)小于底板比壓，保證液壓支架在使用中不陷入煤層底板。有的支架底座面積小，在松軟底板環(huán)境下使用時一般會出現(xiàn)底座下陷，為改變這種狀況，要在使用時加大底座面積。

（3）防倒防滑。液壓支架具有良好的穩(wěn)定性，可以保證支架的正常使用。煤層傾角較大、地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜或沿傾斜采煤的時，要研究支架的傾倒與下滑問題，要選擇有防滑、防倒裝置的液壓支架

（4）防矸護(hù)壁。采高較大或節(jié)理發(fā)育的煤層，煤壁片幫較為嚴(yán)重，對人身和設(shè)備安全威脅較大。要選擇可避免片幫的護(hù)壁裝置的支架，要注意護(hù)壁裝置對采煤機(jī)的正常割煤有沒有影響。

三、結(jié)語

總之，綜采工作面頂板管理的好壞，直接關(guān)系到工作面整體質(zhì)量的好壞，需要合理的選擇液壓支架的選型，回采時正確操作液壓支架，加強(qiáng)工作面巷道支護(hù)，從而保證可靠的支護(hù)質(zhì)量，促進(jìn)礦井安全、健康、持續(xù)發(fā)展。