综采工作面破碎顶板控制简析

蔡桂成

摘要：综采工作面破碎顶板控制是工作面循环作业中的重要环节，针对不同类型的顶板，采取相应的控制技术和措施，是确保工作面正常循环的有效途径。本文对综采工作面破碎顶板控制进行分析，并提出顶板的综合控制技术。

关键词：工作面顶板维护

1概述

近年来，随着采煤工艺技术的改革和发展，产量和回采工作面机械化程度有较大幅度的提高，特别是厚煤层综采工作面采用了一次采全高放顶煤新工艺，使矿井进一步向高产、高效合理集中化生产发展，从而对矿井巷道，尤其是对综放巷道提出了较高的维护要求。由于综采工作面大型设备的投入使用，相应要求工作面巷道的断面要加大，开采深度要加深，这样将造成巷道矿压的增大，形成顶板破碎的情况增多，如果措施不得当，综采工作面会经常发生架前冒顶事故，严重影响和制约综采高产、高效优势的发挥。

2破碎顶板的控制

2.1支架选型煤层顶板不稳定，工作面尽量选择前梁具有伸缩性能并带有护帮板的支架，采煤机通过后立即前移支架或及时打开伸缩梁和护帮板，支护刚暴露的顶板煤帮，伸出伸缩梁，最大限度缩小端面距。若煤壁片帮严重，可在采煤机割煤前拉架，将支架前梁移至煤帮，即超前支护，这一方法在破碎顶板管理中也极为有效。

2.2顶板铺金属网破碎顶板在进入顶梁上方时已很破碎，且在顶梁上方形成厚度不等的浮矸层，移架时，浮矸从架间及端面漏下，也可造成端面冒顶扩大；铺顶网能使破碎顶板形成一个整体，达到改善顶板之功效。顶网一般铺双层，这对顶板管理有以下好处：①防止架间、端面漏矸，改善顶梁与顶板的接触状态：②有利于提高平均支护强度及围岩刚度；⑨有利于防止煤壁少片帮，减少片帮深度。

2.3带压擦顶移架当采用正常操作程序降架移架很难保持破碎顶板的完整性时，应采取带压擦顶移架。移架时，先启动推拉千斤顶，再逐渐卸载，使梁与顶板保持一定的支撑阻力，带压前移。这样项板不会出现明显松动，可有效控制顶板。

2.4安设初撑力保证阀人工操作移架时，为提高移架速度，常因供液时间短，支架初撑力达不到额定初撑力。安设初撑力保证阀后，即使松开操作手把，支架仍可继续增压，直到达到额定初撑力后，才停止供液。

3 综合顶板控制技术

3.1铺顶网因工作面顶板破碎、整体性差，在支架顶梁上铺金属网，以增加顶板的整体性。金属网规格：1.2m×10m，网格50mm×50mm。同时，为增加网的硬度和弹性，防止支架顶网影响移架，采用φ2.2mm冷拔丝编制。在工作面顶板较好地段铺单网，顶板比较破碎、压力比较大地段铺双网，以增加金属网的整体强度，防止移架或顶板冒落撕网。

3.2木锚杆控制观察工作面煤壁片帮过程，不论是构造裂隙还是采动影响所致，其片帮方式有3种：①沿弱面向自由面滑落；②随进刀而冒落；③煤壁受压劈裂出现裂隙面后逐层向外位移变形，达到极限而滚落。但不论哪种方式，煤体的片帮运动矢量都可以分解为铅垂向下和水平向外。因此，只有有效地在自由面控制煤体向下、向外的位移活动，使切顶线由煤壁逐渐向采空区转移，恢复到支架顶梁后端，才能控制工作面煤壁侧片帮、漏顶的发生。基于上述分析，同时考虑采煤机的截割问题，采用木锚杆超前加固破碎带煤体，变被动维护为主动维护。

3.3煤岩体化学注浆加固其原理就是利用化学浆液来充填和固结围岩(或煤层)的裂隙面，提高围岩整体性，充分发挥围岩整体承载能力，保持围岩稳定，参与巷道围岩内应力平衡。工作面回采过程中，该技术主要用于过断层时上、下端头及工作面顶板破碎带的加固支护，主要采用的是波雷因化学加固材料。该材料具有高度的黏合力和很好的机械性能，注射进地层以后，低黏度混合物在几秒钟内渗透进八细小的裂缝后膨胀，从而有效地加固和密封处理区域。注浆孔布置：注浆孔布置在端头巷帮和工作面破碎带煤壁，开口位置距顶板0.5m，仰角20°，孔径32mm，孔深4m。注浆顺序：为防止孔与孔之间串浆，采用间隔孔打眼注浆顺序。注浆量为200千克／孔，可根据实际情况调节注浆压力，注浆终压为3～5MPa。

3.4挑顺山梁割煤后，新暴露的顶板在短时间不会冒落，只是在支架卸载前移时才可能冒落。这样，就可以采用挑顺山梁的方法，先移顶梁完整处的支架，移架时，在所移支架前梁上沿平行工作面方向放置1～2根长3～4m、直径为180mm木梁，挑住附近不完整的顶板，然后再移顶板破碎处的支架。

3.5架走向棚当工作面顶板随采随落后，冒落的面积较大，采用挑顺山梁的方法来不及支护，而且顶板条件也不允许把前梁降下来放顺山梁时，可以在相邻支架间超前架设“一梁二柱”或“一梁三柱”走向棚，在走向棚下面再架设1～2架临时顺山抬棚。顺山棚梁应同时托住3架走向棚梁，这样就可以将走向棚及顺山抬棚的支柱撤出，支架在顺山梁和走向梁的保护下前移。

3.6架走向梁在煤壁靠顶板处挖梁窝，将走向梁的一端架在煤壁上，另一端架在支架的顶梁上。如果煤壁容易片帮，在煤壁上不适宜或不能挖梁窝时，可靠近煤壁打一临时贴帮柱。

3.7合理调整移架工艺和工作面采高对移架工艺进行调整，正常情况支架与输送机留1个截深的距离，割煤后即进行移架支护顶板，一次移架到位。顶板破碎或煤壁片帮比较严重时，可超前移架，于割煤前移架提前支护顶板。另外，移架时带压擦顶移架，让支柱仍保持一定的工作阻力，使顶梁贴着顶板擦顶前移，一定程度上减轻移架时顶板岩层的活动，减少由于移架而造成的顶板破坏。控制工作面采高在3.0m以上，使支架达到较佳支护状况。沿顶底回采时，为防止留设的顶煤冒落后造成梁端空顶，尽量减少留底煤，防止支架陷底造成拉架困难。从现场经验看，类似条件下的综采工作面设计采长不宜超过200m，最佳采长在170～180m之间。

4结束语

综合控制技术应用于回采过程的不同时期、不同地段，并贯穿于整个回采过程，有效地控制了工作面的破碎顶板，提高了工作面的单产水平，实践证明，综采工作面采用上述方法，有效的控制了破碎项板对回采工作的影响，大大提高了破碎顶板下的回采效率，确保了工作面生产任务的顺利完成，具有显著的经济效益和社会效益。