破碎顶板的管理实践

乔 颖

（山西高平科兴平泉煤业有限公司，山西 高平 048400）

做好顶板管理防止冒顶，对于保证生产安全具有重要意义。工作面回采过程中，时常会遇到顶板破碎的情况，例如当工作面遇到构造带时，顶板往往较为破碎；由于顶板破碎很容易冒顶，加大了顶板管理难度，需要采取强有力的措施管理顶板。本文将以工程实例为背景，对破碎的上山顶板的管理措施进行探讨。

1 工作面的概况

某煤矿一工作面所采煤层属于古生代石炭系上统太原组3号煤层，采用倾斜长壁后退式综合机械化采煤方法，并用全部垮落法处理顶板。采煤机为MG400/920-WD，液压支架为ZZ5200-195/40，刮板运输机为SGZ880/800。采煤机最大采高4.02m，支架最大支撑高度4.3 m，最小支撑高度2.05 m，采高4.0 m。采煤时的最大上山角度7°。工作面回采过程中发现：当回采至距停采线130m时，从副巷142号架处开始到工作面72号架处顶板破碎，沿走向上山角度达21°，沿走向长度为32m。面对此情，该煤矿采取了恰当的顶板管理工艺，并使用化学注浆加固顶板的措施，成功地控制了顶板，保证了生产的顺利进行。

2 轻度破碎的上山顶板的管理措施

1）带压擦顶移架。是指在液压支架移动时，不要让支架下缩太多，而让支柱仍保持一定的工作阻力，对顶板仍能够起到一定的控制作用，然后让支架顶梁贴着顶板移动，这样可以防止移架过程中顶板由于暂时失去支护而冒落，确保安全移架。

2）超前支护。是指液压支架超前于采煤机移动，当煤壁片帮较严重时，可以采用此法。原因是支架超前移动，可以用支架顶住煤壁，顶板就不会暴露在外，从而达到支护目的。

3）人工推进。当工作面遇到特殊构造带时，应暂停使用采煤机开采，而改用人工推进，步骤为：人工打眼放炮→清理浮煤→液压支架顶溜、移架→完成1个循环作业。等到推过构造带之后，再重新使用采煤机开采。

4）采用锚索加槽钢的联合支护。在工作面空顶大的地段架上走向梁后，在紧靠煤帮的地方，垂直于工作面在每个架间打设两根锚索和槽钢梁（0.1 m×1.5m），这可加强顶板支护，杜绝顶板离层。

3 重度破碎的走向上山顶板的管理措施

前述加强顶板管理的措施都属于被动支护。在顶板破碎不是很严重的情况下，采取上述措施可以较好控制顶板，保证回采期间不冒顶。但是，有些地带顶板破碎较厉害、胶结程度很低，这时仅靠上述方法就不够了，因为这类顶板一旦揭露，立马处于流动状态，很难支护控制，很容易发生冒顶事故。因此必须使用更加强有力的手段管理顶板。经反复研究，对于这类破碎程度严重的顶板，采取注入化学浆液进行加固的顶板管理办法。注浆加固属于主动支护。

1）化学注浆固化煤体的原理。这次注浆物质由两种化学物质组成，当两种物质混合时，会发生化学反应，凝固成坚硬的固体。两种物质存放时分开存放；使用时，先在破碎煤体上钻孔，孔与孔之间的中心距为3 m，并用专用的风动加压泵将两种物质注入同一个钻孔内，由于注浆时加压泵压力较大，注入的浆液会从孔内渗透到煤体中。两种物质被注入后，发生化学反应，凝固成坚硬的固体，从而提高煤体的抗压性能。注浆过程中要保证供风的风量和压力；否则，高压泵压力不够，不能使注入的浆液在孔内充分扩散，达不到控制顶板的效果。

2）注浆范围及设备选用。在工作面89～108号架这段范围，工作面顶板破碎、煤壁片帮严重，拟对此范围使用化学注浆加固。注浆设备采用ZBQ—5/12型气动高压双液化学注浆泵，并配以适当的高压管。

3）注浆孔的布置。钻孔需布置在顶板与夹矸层之间，不要打到夹矸层下方；钻孔沿煤层走向方向的角度，要以煤层走向层理角度为依据，确保钻孔布置在煤层中间。钻孔主要参数为孔径45～55 mm，孔深17～22 m，孔间距3～4 m，孔内注浆管长度7～11 m，封孔段长度3～4m。

4）操作步骤。首先确定钻孔位置，然后钻孔，接着检查孔的质量（是否合格），合格后安装注浆管，最后封孔、注浆、验收。

4 结束语

该工作面的条件较特殊，管理对象是沿走向上山的破碎顶板，管理难度较大。但是通过采取顶板注浆加固、锚索加槽钢梁、超前支护、人工推进等一系列措施，顶板得到有效控制，冒顶事故没有发生，工作面顺利地通过了构造带。这次工程实践，不仅实现了安全高产高效，为企业节约了成本提高了效益，并为破碎顶板管理积累了宝贵经验。

[1]徐永圻.煤矿开采学[M].徐州:中国矿业大学出版，1999.

[2]钱鸣高，石平五.矿山压力与岩层控制[M].徐州:中国矿业大学出版社，2003．

[3]李通林，等.矿山岩石力学[M].重庆：重庆大学出版社，1991.

[4]付强，李晓云.软岩巷道支护理论研究与发展[J].矿业安全与环保，2007，34（2）:70-71.

[5]孟庆彬，等，巷道围岩松动圈理论及测试技术[J].中国矿山工程，2010，39（3）:47-51.

[6]范生魁，王月星.软岩巷道支护理论与应用[J].河北煤炭，2009(4）:1-2.