煤礦綜采工作面的頂板管理方法探析

＊蘇彥強(qiáng)

（華陽(yáng)集團(tuán)新景公司 山西 045000）

引言

煤礦安全是煤礦開采過程中需要首先解決的問題。煤礦開采過程中原始地層的平衡性遭到破壞，導(dǎo)致安全事故時(shí)有發(fā)生。在煤礦安全事故中，頂板事故的發(fā)生次數(shù)位于煤礦六大事故的首位。因此，預(yù)防煤礦頂板事故是煤礦安全工作的主要內(nèi)容之一，其關(guān)鍵在于對(duì)工作面的頂板進(jìn)行管理。煤礦頂板事故的發(fā)生多是由工作面前方頂板管理不善造成的，在原則上是可以避免的。本文圍繞綜采工作面頂板事故展開分析重點(diǎn)探討了加強(qiáng)綜采工作面頂板管理的一些措施。

1.煤礦綜采工作面頂板管理的內(nèi)容

如今，我國(guó)在針對(duì)礦井展開開采過程中，應(yīng)用頻次較高的掘進(jìn)方法中囊括了綜采工藝，并且能夠應(yīng)用液壓支架針對(duì)礦井綜采工作面中的頂板展開支撐防護(hù)。地質(zhì)狀況比較復(fù)雜，造成液壓支架的統(tǒng)一性較低，因此給予了礦井施工單位眾多的標(biāo)準(zhǔn)，在選取液壓支架期間需要根據(jù)具體狀況展開科學(xué)的選取，在一定程度上確保礦井施工的安全性。液壓支架的應(yīng)用作用為適當(dāng)?shù)慕o予頂板支撐作用，從而管控頂板的形變。液壓支架的支護(hù)形式并非主動(dòng)的，因此液壓支架的效用需要在周邊巖層出現(xiàn)形變期間方能夠展現(xiàn)出來。因此，必須依照特性的原理展開液壓支架的選?。菏紫?，液壓支架必須具備良好的支護(hù)強(qiáng)度。在選取液壓支架期間，最為重要的條件為依據(jù)地表下方的施工深度和具體的地應(yīng)力情況展開工作阻力的測(cè)定，進(jìn)而確保在選取液壓支架期間具備比較科學(xué)的參照標(biāo)準(zhǔn)。其次，必須確保液壓支架的支撐保護(hù)方式的科學(xué)性。進(jìn)行液壓支架選取期間，需要關(guān)注的條件為液壓支架的支撐強(qiáng)度與支撐方式，并且必須確保支架為能夠調(diào)節(jié)的類型。在達(dá)到上述條件的基礎(chǔ)上，方能夠良好的管控綜采施工面的頂板，但是在借助頂板管控綜采施工面的過程中，必須關(guān)注采空區(qū)相關(guān)工作的開展。由于我國(guó)已經(jīng)步入了深度掘進(jìn)的行列，因此在開展施工面頂板工作期間十分關(guān)鍵。若是想要確保回采工作的順利，必須在礦層回采結(jié)束的第一時(shí)間針對(duì)施工面頂板展開垮落，同時(shí)針對(duì)采空區(qū)展開良好的支撐。礦層掘進(jìn)工作完成后，液壓之間容易發(fā)生回縮情況，因此其支護(hù)效果會(huì)降低，在荷載作用力的條件下，頂板可能發(fā)生破碎現(xiàn)象。一般條件下，針對(duì)采空位置頂板的管控通常會(huì)應(yīng)用垮落法，其主要是在礦層掘進(jìn)之后采空位置應(yīng)用破碎的頂板進(jìn)行填充。若是頂板厚度較大，同時(shí)垮落比較困難，則需要展開強(qiáng)制放頂操作。如今應(yīng)用比較廣泛的強(qiáng)制放頂操作為頂板注水、松動(dòng)爆破水壓裂等方式。

2.綜采采煤常見頂板管理問題

(1)直接頂推垮型冒頂

綜采期間，直接頂推垮類別冒頂情況的發(fā)生可能導(dǎo)致頂板碎裂，同時(shí)通過循環(huán)崩塌的模式持續(xù)的增加損壞范圍。綜采支護(hù)頂板碎裂期間，頂層發(fā)生移動(dòng)期間容易造成各種構(gòu)造發(fā)生破壞，增加頂板冒頂損壞范圍。因此，礦井公司需要在直接頂推垮類別冒頂情況發(fā)生的第一時(shí)間采取良好的方式展開防治、處理，防止事故持續(xù)的惡化。

(2)直接頂局部冒頂

礦產(chǎn)掘進(jìn)施工不符合標(biāo)準(zhǔn)可能導(dǎo)致頂板出現(xiàn)位移，造成頂板小范圍內(nèi)發(fā)生冒頂情況。冒頂問題的出現(xiàn)一般條件下會(huì)約束小范圍，所以導(dǎo)致的損失不大。

(3)礦山壓力顯現(xiàn)劇烈的原因

礦井施工期間時(shí)常會(huì)出現(xiàn)煤山壓力現(xiàn)象程度較大的情況，通常展現(xiàn)為液壓支架出現(xiàn)問題。通常情況為關(guān)注液壓支架的性能與工作阻力較差。此類現(xiàn)象通常出現(xiàn)在工作面兩側(cè)的支護(hù)位置，就算不引發(fā)比較重大的安全問題，同樣還能夠在一定程度上降低施工面的回采效果。所以，在針對(duì)孤島施工面展開施工期間，同樣可能出現(xiàn)此種情況。若是礦層底板相對(duì)較軟，施工面的液壓之間可能出現(xiàn)塌落，此種情況下容易發(fā)生礦層底板移近加深的情況。

3.改善綜采工作面頂板管理的方法

(1)加強(qiáng)地質(zhì)勘探

通常條件下，礦井頂板問題的出現(xiàn)和礦層的地質(zhì)結(jié)構(gòu)之間聯(lián)系比較緊密。個(gè)別地質(zhì)構(gòu)造位置，巖層碎裂程度比較嚴(yán)重，譬如陷落柱與斷層。針對(duì)此類地質(zhì)結(jié)構(gòu)位置展開掘進(jìn)期間，出現(xiàn)冒頂問題的概率較高。針對(duì)巖層碎裂位置，能夠借助地質(zhì)勘測(cè)進(jìn)行查看。具體施工前期已經(jīng)針對(duì)施工位置的礦層地質(zhì)結(jié)構(gòu)展開良好的勘測(cè)，不過通常應(yīng)用的探測(cè)模式為鉆探，一般情況下不能探測(cè)到個(gè)別巖體碎裂位置。因此，礦層施工前期必須應(yīng)用個(gè)別物探方式強(qiáng)化勘測(cè)，尤其是施工面中出現(xiàn)孔洞與碎裂等。待判定碎裂位置后，必須應(yīng)用鉆探的方法預(yù)估碎裂位置與孔洞位置的范疇，進(jìn)而事先開展掘進(jìn)防護(hù)工作。借助強(qiáng)化地質(zhì)勘測(cè)，能夠有效的降低礦井頂板問題的出現(xiàn)。若是途徑此類位置期間，能夠在液壓支架上部裝設(shè)金屬網(wǎng)，通過此種方式可以良好的管控頂板碎裂造成的冒頂問題。

(2)液壓支架的選擇

①支架類型選取。在選取液壓支架期間必須確保支架最初的強(qiáng)度與支撐力能夠滿足施工需要。通常情況下，不能單純的應(yīng)用一種方式測(cè)驗(yàn)與選取液壓支架的噸位。通常應(yīng)用比較普遍的方式為巖重法與實(shí)用測(cè)量法。其中巖重法主要是采用按時(shí)測(cè)評(píng)巖層的重量與碎石層生成的載重展開判定；實(shí)用測(cè)量法則是通過工作臺(tái)展開測(cè)驗(yàn)，液壓支架的噸位主要是借助液壓支架的測(cè)評(píng)數(shù)據(jù)展開判定，具體勘測(cè)之后需要判定選取的支架，之后展開效驗(yàn)，確保支架噸位的科學(xué)性，選取噸位期間，需要適當(dāng)?shù)臏p少頂板。②支架高度的選取。在判定液壓支架操作高度期間必須依據(jù)具體的工作高度與能夠調(diào)節(jié)的頂板高度進(jìn)行判定，既需要關(guān)注最低與最高的高度，同時(shí)需要關(guān)注調(diào)節(jié)高度。③支架構(gòu)造的選取。進(jìn)行支架構(gòu)造選取期間必須關(guān)注的為實(shí)際的構(gòu)造標(biāo)準(zhǔn)，與礦層儲(chǔ)藏以及儀器相匹配的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。首先需要確保斷面的通風(fēng)，采取支護(hù)措施之后需要保證具備充足的空氣。若是在具體應(yīng)用期間不能調(diào)節(jié)框架的型號(hào)，需要適當(dāng)?shù)目s減剪切設(shè)備的工作效率。其次為基本壓力。選取支架期間基本壓力需要小于頂板的特定壓力，從而保證液壓支架不會(huì)陷落到礦層中。若是基礎(chǔ)面積不大，可能出現(xiàn)縮減，所以在應(yīng)用期間需要加大基礎(chǔ)面積。最后需要關(guān)注防護(hù)壁的應(yīng)用質(zhì)量。液壓支架具備較高的穩(wěn)定性能夠確保支架良好的應(yīng)用。

(3)巷道支護(hù)技術(shù)

綜采期間巷道支護(hù)工藝能夠干預(yù)施工面掘進(jìn)工作的安全性。若是施工條件相對(duì)穩(wěn)定，施工工人能夠在頂板上裝設(shè)錨桿，展開頂板支護(hù)。若是施工條件穩(wěn)定性較差，必須展開巷道支護(hù)期間，必須裝設(shè)支護(hù)網(wǎng)。同時(shí)因?yàn)槭┕し轿怀掷m(xù)的變動(dòng)，駿景巷道壓力、巷道構(gòu)造均會(huì)出現(xiàn)變化。所以實(shí)際開展掘進(jìn)工作前期，若是想要保證掘進(jìn)工作的穩(wěn)定性，則必須針對(duì)巷道展開支護(hù)。

(4)斷層頂板支護(hù)

掘進(jìn)期間，頂板容易出現(xiàn)斷層。若是發(fā)生此種狀況，需要第一時(shí)間展開良好的整治，及時(shí)把支架挪動(dòng)到適當(dāng)?shù)膮^(qū)域內(nèi)，確保施工條件的安全性。并且必須第一時(shí)間展開支護(hù)，規(guī)避頂板掉落問題的發(fā)生。針對(duì)斷層頂板進(jìn)行支護(hù)期間，能夠應(yīng)用下列方式：①展開礦層切割前期，需要事先針對(duì)綜采施工面頂板展開處理，防止由于掘進(jìn)產(chǎn)生冒頂問題。②借助錨桿展開強(qiáng)化與加固。此種方式的應(yīng)用條件比較獨(dú)特，主要適用于硬度與壓力較強(qiáng)的礦層中，能夠通過錨桿展開加固。③管控礦層施工期間的高度。適宜的掘進(jìn)高度，可以確保礦井開采工作良好的進(jìn)行。若是掘進(jìn)高度較高，可能造成支架不能碰觸頂板，從而發(fā)生冒頂問題。

(5)重視應(yīng)用一些頂板安全管理措施

若是想要良好的管控開采施工面的頂板，則必須科學(xué)的規(guī)劃安全管控標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)科學(xué)的選取支護(hù)措施，判定斷面與頂板的間距。譬如，斷面距離頂板一米的情況下，需要選擇鉆孔插針的方式展開加固。并且，在進(jìn)行加固之前必須保證準(zhǔn)備工作開展效果，譬如展開精準(zhǔn)的勘測(cè)，若是察覺斷層與冒落高度間距和額定值存在差異，此時(shí)需要依據(jù)具體狀況開展頂棚支護(hù)，從而確保施工人員的生命安全?？傮w而言，開展頂板支護(hù)期間，需要按照開采高度，自冒落位置左側(cè)開展，同時(shí)需要在運(yùn)輸設(shè)備外側(cè)擋板位置裝設(shè)橫梁。此項(xiàng)工作完結(jié)之后，需要在冒頂位置右側(cè)針對(duì)煤柱進(jìn)行支撐，采用敲幫穩(wěn)定的方法。此外，需要展開單體支柱的規(guī)劃確保鋼梁和木料起到良好的支護(hù)效用，從而提升頂板的穩(wěn)固性。持續(xù)強(qiáng)化支護(hù)構(gòu)造的管控，從而提升頂板支護(hù)效率。按時(shí)檢驗(yàn)支護(hù)施工的效果，保證支護(hù)構(gòu)造與頂板能夠良好的結(jié)合。同時(shí)具備較高的穩(wěn)固性與整體性。開展放頂工作前期需要預(yù)估容易出現(xiàn)的情況，同時(shí)依照出現(xiàn)的情況制定整改方案，保障效果，提升安全觀念，全面提高管控能力。

(6)做好頂板的監(jiān)測(cè)管理

需要應(yīng)用勘測(cè)設(shè)備針對(duì)支護(hù)流程展開頂板構(gòu)造的監(jiān)控與勘測(cè)，需要圍繞監(jiān)控位置展開科學(xué)的規(guī)劃，從而能夠良好的查看儀器的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，隨時(shí)了解頂板支護(hù)的操作狀態(tài)，針對(duì)存在問題的位置展開合理的優(yōu)化。

4.結(jié)束語

綜上可知，在煤礦綜采工作面運(yùn)行過程中，加強(qiáng)對(duì)頂板管理方法的有效應(yīng)用極為重要。煤礦企業(yè)必須深入分析當(dāng)前頂板管理存在的問題，結(jié)合實(shí)際情況采取合適的技術(shù)方法，同時(shí)加強(qiáng)對(duì)頂板管理的控制力度，充分保證綜采工作面的安全、穩(wěn)定，為煤礦開采提供安全保障。