麥捷煤礦放頂煤開采頂板管理技術(shù)措施分析

李建強(qiáng)

（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(hào)煤層工業(yè)資源/儲(chǔ)量為35 056 kt，設(shè)計(jì)資源/儲(chǔ)量為29 830 kt，設(shè)計(jì)可采資源/儲(chǔ)量為17 439.7 kt。為確保工作面開采工作的安全、平穩(wěn)進(jìn)行，制定和使用了頂板管理技術(shù)措施[1-3]。

1 正常情況下的頂板管理

1.1 堅(jiān)硬頂板強(qiáng)制放頂?shù)募夹g(shù)要點(diǎn)

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(jí)，說明本工作面的采空區(qū)頂板存在垮落的風(fēng)險(xiǎn)。通過對(duì)本工作面地質(zhì)條件，以及附近已采工作面的老頂來壓情況，對(duì)工作面的頂板來壓步距進(jìn)行了設(shè)計(jì)。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(duì)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(jiān)硬頂板，說明在初采時(shí)運(yùn)用頂板預(yù)裂手段后不必強(qiáng)制放頂。為避免出現(xiàn)懸定面積過大的問題，本工作面的預(yù)裂爆破技術(shù)要點(diǎn)為：在垂直工作面按照切眼布置25個(gè)鉆孔，鉆孔的仰角為60°、長(zhǎng)度為30 m。鉆頭直徑為5.6 cm，方向與工作面推進(jìn)方向具有統(tǒng)一性。

1.2 端頭、工作面及其巷道的支護(hù)方法

在本工作面上使用了放頂煤液支架支護(hù)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(shí)，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(hù)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(hù)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(jìn)行布設(shè)。

1.3 機(jī)頭或機(jī)尾的三角區(qū)管理

在兩個(gè)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(hù)工作。在頂板破碎煤墻較為松軟時(shí)，按照實(shí)際情況適當(dāng)增加聯(lián)網(wǎng)長(zhǎng)度，憑借大板的力量增加頂板支護(hù)的強(qiáng)度。轉(zhuǎn)載機(jī)以外的列車在拖移電纜時(shí)，需要在超前支護(hù)以外拖移動(dòng)，保證人行道內(nèi)的凈高、凈寬分別控制在1.8、0.8 m 以內(nèi)。當(dāng)端頭、端尾三角區(qū)內(nèi)的里幫錨桿完成卸壓任務(wù)之后，應(yīng)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(hù)區(qū)內(nèi)的頂板、高頂破碎位置上，搭設(shè)好單柱π 型梁棚進(jìn)行支護(hù)，用道木絞頂開展強(qiáng)化維護(hù)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(shí)現(xiàn)老塘的隨采隨落，應(yīng)在退巷道頂部外幫側(cè)、退錨索的位置上，使用頂角錨桿螺絲。而老塘的懸頂長(zhǎng)度在超過標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，需要立即停機(jī)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(nèi)，用絞車?yán)瓌?dòng)鋼帶進(jìn)行放頂?；夭蓵r(shí)需要查看頂板的垮落狀態(tài)，對(duì)錨桿螺絲、退錨索的數(shù)量加以調(diào)整。在采空區(qū)出現(xiàn)小面積未垮落時(shí)需要以填充的方式對(duì)老塘進(jìn)行管理，而在采空區(qū)頂板大面積無法垮落時(shí)則要立即停止生產(chǎn)。

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(duì)組應(yīng)當(dāng)做好在工作面上液壓系統(tǒng)的檢修工作，準(zhǔn)備生產(chǎn)活動(dòng)中所需要的材料、設(shè)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(yīng)適當(dāng)降低采高，采取追機(jī)帶壓移架方式，使支架能夠緊隨機(jī)組之前的滾筒移架，之后應(yīng)盡快完成升架任務(wù)，使支架接頂更加穩(wěn)固。若在本工作面頂板破碎區(qū)域內(nèi)，升架臨近的支架頂梁、前梁錯(cuò)差在20 cm 時(shí)，支架初撐力仍然無法滿足既定標(biāo)準(zhǔn)，便要停止升架操作。頂板破碎區(qū)內(nèi)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(nèi)瓦斯超過1.2%時(shí)，必須現(xiàn)場(chǎng)停機(jī)處理。

2.2 工作面過地質(zhì)構(gòu)造

實(shí)踐證實(shí)，工作面范圍內(nèi)存在JX12 和JX14 型陷落柱，需要在布置巷道時(shí)優(yōu)先用震動(dòng)炮松動(dòng)處理，直接掘進(jìn)，而在回采時(shí)則沿用震動(dòng)炮，再用采煤機(jī)完成作業(yè)。在工作面過斷層期間，應(yīng)當(dāng)在作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備方木、金屬網(wǎng)等所需的物資，同時(shí)在本工作面上2 路供風(fēng)管道上，使用風(fēng)鉆開展打孔作業(yè)，而在運(yùn)輸巷道的1 路壓風(fēng)管道上，則要用風(fēng)鎬進(jìn)行破矸。整個(gè)過斷層中均瑤強(qiáng)化對(duì)施工質(zhì)量的管理，始終維持?jǐn)鄬庸ぷ髅婢哂许樒?、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(shí)頂與拉動(dòng)超前架。在拉動(dòng)超前架后不滿足要求的情況下，便要在每個(gè)架上臥穿2 塊大板，板間距為75 cm，同時(shí)在板下部位置上用單體支出假設(shè)臨時(shí)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(qiáng)化對(duì)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(cè)護(hù)板的2/3，端頭支護(hù)的施工作業(yè)應(yīng)按照施工規(guī)程開展。同時(shí)做好液壓系統(tǒng)的檢修工作，使泵站的壓力達(dá)到30 MPa。做好頂板和地板的管理工作，保證采煤機(jī)、液壓支架、刮板運(yùn)輸機(jī)等設(shè)備的平穩(wěn)運(yùn)行，不可發(fā)生急彎、陡坡等現(xiàn)象[5]。在開展割煤工作時(shí)，應(yīng)當(dāng)依照煤層的具體厚度，控制好采煤機(jī)的臥底量、飄刀、挑頂。當(dāng)斷層經(jīng)過之后回到正常區(qū)域之時(shí)，要立即將工作面予以調(diào)整，能夠沿著煤層的底板進(jìn)行開采作業(yè)。

3 預(yù)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(dá)標(biāo)，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(shù)人員應(yīng)立即對(duì)問題予以解決，及時(shí)升緊支架，使初撐力符合既定標(biāo)準(zhǔn)。在回采工作面位置上，液壓支架應(yīng)完好無損，使護(hù)幫板可以保護(hù)煤墻，供液系統(tǒng)及其元件不得發(fā)生自動(dòng)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(jī)割煤后伸縮梁護(hù)幫板要及時(shí)打出。

在回采工作面的破碎頂板預(yù)假頂之下，應(yīng)保證超前和帶壓移架跟隨機(jī)擦頂?；夭晒ぷ髅娴牟筛邊?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(nèi)，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(zhì)，不必采用采煤機(jī)防滑、支架防倒等方法，便能確保煤墻支護(hù)、架前頂煤的安全系數(shù)。

4 結(jié)語

針對(duì)麥捷煤礦的150503 放頂煤工作面的實(shí)際情況，對(duì)開采過程中要采取的一些安全技術(shù)措施進(jìn)行了分析。分析了堅(jiān)硬頂板強(qiáng)制放頂工藝和設(shè)備選型和工作面支護(hù)、工作面巷道超前支護(hù)、端頭支護(hù)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。