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(yè)分公司，河北 唐山 064002)

一、煤層及頂?shù)装寤厩闆r

回采工作面所采煤層煤層穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)復雜，多存在薄層粘土巖夾層。煤質(zhì)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(zhì)程度較低，揮發(fā)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(wěn)定可靠，就各煤層回采工作面開采過程中煤層頂?shù)追€(wěn)定期及底板回采巷道擾動影響進行分析。

根據(jù)我礦多年的回采經(jīng)驗及礦壓監(jiān)測數(shù)據(jù)，總結(jié)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(wěn)定，在回采后180m～220m范圍圍巖應力已達到穩(wěn)定狀態(tài)，對下覆煤層頂板應力已重新達到平衡狀態(tài)，不會有壓力傳遞。若下覆掘進巷道在上述范圍內(nèi)施工時，如果出現(xiàn)礦山壓力顯現(xiàn)，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(wěn)定期并且持續(xù)觀測掘進巷道礦壓觀測穩(wěn)定，拱形支架無繼續(xù)變形時，經(jīng)生產(chǎn)技術(shù)部確認后，才可繼續(xù)掘進。

二、施工過程中采取有效措施

施工前掘進專業(yè)及安全管理部聯(lián)合對掘進巷道的所轄系統(tǒng)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(guī)循環(huán)圖表施工，保證規(guī)程措施在現(xiàn)場百分百落實。施工過程中每班必須有管技人員現(xiàn)場盯崗。嚴格按措施備好防災材料。當現(xiàn)場條件發(fā)生變化時，必須及時規(guī)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(guān)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(xiàn)頂板因礦壓擾動而發(fā)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(jù)觀測數(shù)據(jù)分析結(jié)果，針對分析結(jié)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(jié)礦壓影響規(guī)律，指導下步施工。

3.掘進施工中，不得空頂作業(yè)，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(nèi)，找掉工具為長度不小于2.0m及3.0m專用找掉釬子各一根?，F(xiàn)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(xiàn)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(yè)。

4.開工前及施工過程中，必須對迎頭支架卡纜進行循環(huán)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(yè)地點及后路的支護情況；班中，作業(yè)人員也要勤檢查，發(fā)現(xiàn)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(zhì)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(guī)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(nèi)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(nèi)進行作業(yè)，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(yè)。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(jiān)測管，由通風部門隨時監(jiān)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(wǎng)工序，以防止上頂?shù)袈漤肥覀灞橙藛T；緊卡纜過程中，分兩次緊固，頭一次緊固至梁腿搭接穩(wěn)固即可，隨后立即進行插背鋪網(wǎng)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(jù)礦壓觀測結(jié)果，規(guī)定巷道斷面最大收斂值（七天內(nèi)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(wěn)定持續(xù)一個月以上，可撤消該測點。

13.施工時現(xiàn)場作業(yè)人員要隨時注意頂板及支護情況，若出現(xiàn)冒頂預兆（頂板發(fā)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(zhì)變酥,煤壁片幫增多；頂板出現(xiàn)裂縫,裂縫張開,裂縫增多；頂板出現(xiàn)離層；頂板發(fā)生漏頂；頂板淋水增大）時?，F(xiàn)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(yè)人員至安全地點，匯報調(diào)度室及區(qū)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(yè)。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(jù)地質(zhì)預測斷層資料，提前調(diào)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(nèi)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(fā)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(yè)，處理好無危險后，方可再掘進。

18.防迎頭片幫安全技術(shù)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(cè)煤層片幫，加強頂板及兩幫的管理，上梁必須使用上梁器，調(diào)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(qū)，并且施工時，人員要面向煤壁側(cè)，同時安排有經(jīng)驗的人員專門負責觀山工作。

19.施工過程中嚴格執(zhí)行規(guī)程措施規(guī)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(jù)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(yè)。

四、結(jié)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?shù)装逡平渴冀K控制在25 mm以內(nèi)，兩幫移近量控制在 20 mm以內(nèi)，巷道未出現(xiàn)頂板離層和明顯底鼓現(xiàn)象，極大地保障了巷道的成型質(zhì)量和現(xiàn)場作業(yè)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(jīng)驗。