炮采回采工艺顶板控制研究

孙玉快

摘要：顶板管理是煤矿安全生产的一项重要内容，据有关资料统计我国煤矿顶板死亡人数约占煤矿死亡人数的40～50％，而其中70％事故发生在炮采工艺回采工作面，由此可见顶板灾害的严重性和其管理的重要性，针对大采高卧底煤工作面，笔者对顶板控制的基本要求和加强顶板控制如何采取措施提出了自己的看法，具有一定借鉴意义。

关键词：大采高卧底煤炮采工艺顶板控制

1问题的提出

近年来，随着炮采回采工艺的发展，新的回采工艺层出不穷，炮采大采高卧底煤工艺就是其中之一，此种回采工艺的应用在提高矿井产量、效率、降低工人劳动强度上确实取得了很大的成功，但是由于此种工艺的特殊性软底回采，该种回采工艺现场管理复杂，控顶技术要求高，在推广应用过程中发生过不少的顶板事故，所以实现对炮采大采高卧底煤回采工作面顶板有效控制对推广应用该工艺具有十分重要意义。

2炮采大采高卧底煤回采工艺对煤层地质条件的要求

一种回采工艺能否在某个工作面应用，首先看煤层地质条件是否满足，这也是实现该种回采工艺应用过程中顶板能否进行有效控制的前提条件，根据经验，炮采大采高卧底煤回采工艺对煤层地质条件要求如下：

2.1煤层硬度系数f＜1，煤帮不易片帮且老塘顶板来压支柱能够钻底从而老塘能够进行卧底煤。

2.2顶板随回随冒，防止老顶大面积来压推跨工作面。

2.3煤层厚度数2.6～3.3m，一次性采全高，提高煤炭回收率。

2.4煤层倾角≤35度

3设计合理的支护参数

回采工作面实现顶板有效控制最重要的是合理的支护方式，炮采大采高卧底煤工作面合理的支护方式不只简单在支护强度和支护密度上满足对项板的支撑，而且控顶距的大小直接影响到老塘顶板下沉支柱钻底是否能够将老塘煤卧尽。

3.1顶板压力预计

Q=M×K×R

式中Q—顶板预计来压强度，T/m²

M—T作面基本采高，m

K—增载系数，一般取6

R—顶板岩石的平均容重，t/m²

3.2支护密度设计

Z=(Q/P)×R

式中Q—顶板预计来压强度，T/m²

M T作面基本采高，m

P—支柱最大工作阻力(T/根)，由支柱选型确定，

r—安全系数(根据顶板条件及相似条件工作面情况选定)，一般取1.2

3.3支护强度

T=Z×P

式中T—支护强度，T/m²

Z、P—意义均同上

3.4控顶区域内顶板下沉量

S=n×M×L

式中S—控顶区域内顶板下沉量，m

n—顶板下沉系数，一般为0 05，

M—基本采高，m

以某矿6211工作面为例，该面直接顶为灰色泥岩(R=2.5t／m²)，工作面主要参数指标如小表：

经验算：工作面最大控顶距时支护密度为1.667根/m²＞Z=1.656根/m²，工作面支护强度为41.6T/m²＞Q=34.5T/m²，支护强度能够满足要求，最大控顶距时顶板下沉量为0.828m，工作面实际采高为2.3+0.828=3.128m，控顶距也能满足要求。

4大采高卧底煤回采工作面顶板控制的难点

4.1由于工作面采高大，煤帮容易出现大面积片帮，片帮后端面距加大，顶板失去煤壁支撑，造成漏顶，给顶板管理带来难度。

4.2工作面顶板下沉量大，直接顶与老顶容易离层，顶板及支架稳定性不高。

4.3支架容易变形，特别是老塘侧支柱反复卧底煤，腿跟松劲，造成支柱歪斜。

5加强顶板控制的具体措施

5.1工作面附斜回采工作面回采时保持伪附斜回采，提高煤壁对顶板的支撑能力，防止煤壁片帮、抽冒及增加抵抗下推的能力。工作面实际生产中伪俯斜角度一般控制在8～12度。

SlN=SlNα×SlNβ

式中φ—工作面伪俯斜角度。

α—工作面正倾斜角度。

β—工作面正倾斜线与工作面俯斜回采线之间的夹角。

5.2控制采高采高越高矿压显现越严重，在支承压力的作用下，工作面煤壁也越不稳定，易于片帮，从而发生顶板事故的机率也就增加。工作面采高为2.3m，单体支柱活柱行程为600mm，初采期间以及遇地质构造带、顶板破碎区等特殊地段严格控制工作面采高不得超过2.1m。

5.3工作面及时挂梁架棚，减少空顶时间工作面要及时支护，防止煤帮片帮，要超前挂梁、支柱、背帮，增加护顶能力，防止顶板抽冒。顶板破碎或煤壁顶板有裂隙等现象时，应先掏梁窝挂梁过好顶板后才轻放炮，必要时不准放炮，人工硬刨。

5.4加强支架管理架设支架时，单体支柱的退山角要比正常炮采面稍大些。正常回采期间，工作面老塘侧中—中20m跟装木垛，木垛档内挑齐单排棚，遇地质构造、周期来压期间，局部压力大处及时增设特种支架，提高支架稳定性。

5.5对工作面进行矿压观测求出工作面的初次来压步距、周期来压步距、支柱工作阻力及其变化、顶板下沉量和下沉速度及其变化情况、支柱下缩和下缩速度及其变化情况，为工作面生产提供一手完整、准确矿压资料，加强工作面来压期间的支护，且在来压期间控制老塘卧底煤，使工作面安全地度过来压阶段。

5.6提高支柱初撑力和工作阻力大采高卧底煤工作面由于软底回采，支柱钻底量大，因此必须加强初撑力管理，在生产中工作面支柱穿铁鞋，并且支柱进行多次注液，使支柱初撑力和工作阻力达到要求，控顶区域内顶板实现缓慢下沉，从而达到有效控制顶板的目的。

6结束语

大采高卧底煤工艺是一项新型采煤工艺，目前已取得成功，但要得到进一步推广，对顶板实现有效控制很关键。大采高卧底煤回采工艺的开采，掌握煤层地质条件、严格工程规格质量、工作面采取伪俯斜推进及提高支柱的实际工作阻力是保障大采高卧底煤回采工艺安全回采的技术关键。