炮采工作面不稳定顶板控制方法

杨焕勇

【摘 要】本文针对特殊地质煤层，提出了有效的炮采工作面不稳定顶板控制方法，实现了安全生产。

【关键词】炮采工作面；不稳定顶板；控制

0 概况

鑫发煤矿一井为技改矿井，2013年10月份转为生产矿井。矿井可采煤层为1#、5#煤层，现主采1#煤层，煤层厚度1.5m-2.5m之间，平均厚度1.8m，煤层平均倾角3°。煤层直接顶板为粉砂岩与炭质泥岩互层，为不稳定顶板，粉砂岩厚度0-3m，炭质泥岩厚度0.5-2.0m不等。底板为砂岩，厚度5m。1#煤首采工作面为5202面。该面面长75m，平均采高1.8m，推采长度260m，可采储量4.5万吨。由于工作面地质条件以及可采储量等原因，只能采用炮采采煤工艺，工作面以粉砂岩和炭质泥岩互层的岩层为直接顶，在实际的回采过程中，放炮振动有害效应、端头支护和地质构造特殊地点管理以及现场顶板管理不到位等因素的制约，给工作面顶板管理带来较大难度。

1 保持顶板的原始应力状态

保持回采工作面直接顶板的原始应力状态，减小外来因素对其进行破坏，是对不稳定顶板进行有效控制的关键。

1.1 爆破作业管理

（1）从工作面内打眼爆破方面入手，控制好工作面打眼质量，合理布置炮眼，即将三排眼布置改为双排眼布置，在不降低打眼质量的前提下，根据1#煤层的层理及节理较发育的特点，通过抵抗线的计算，将原定的炮眼间距适当加大。改造前后，每循环炮眼工作量降低20%，炮眼布置前后对比效果见图1。

（2）特别控制好顶眼的装药量，顶眼装药量不大于0.2kg（即1块乳化炸药），不得多装，以减轻爆破对顶板的冲击。在适当加大间距的基础上，维持原定的装药量，在一定程度上相应地降低炸药单耗，通过测算炸药单耗比原先下降5%。

（3）结合炮采工艺及不稳定顶板的实际，要求在连线以及一次起爆个数上做严格的要求，适当地减少了一次悬露顶板面积，为及时维护顶板争取时间。

（4）通过加强放炮员的爆破技术业务教育，提高在现场的爆破作业水平控制好工作面打眼质量，合理布置炮眼。打眼时，使顶眼距顶板的最小距离不低于0.25m，且控制好其仰角，使其眼底距顶板距离不少于0.15m，防止打眼对顶板造成破坏，同时减轻爆破的震动影响。

1.2 工作面支护

确定工作面合理的支护参数，确保支护质量，严防工作面的不稳定顶板离层、脱落。

（1）确定工作面合理的支护密度：根据生产技术条件及直接顶板情况，经过计算支护密度，确定工作面单体液压支柱排距为1.0m，柱距0.65m，最小控顶距3.3m，最大控顶距为4.3m。经公式推算以上支护密度满足工作面支护要求。

（2）确保工作面单体液压支柱的支护质量。支柱必须打在实底上，迎山有力，初撑力不低于90KN；工作面支柱柱、排距偏差为±100mm，局部空顶较大处必须及时补打临时支柱，工作面漏液、失效支柱必须及时进行更换。工作面顶梁必须接实顶板，顶梁上背好条芭捆或木板皮，不得出现空肩现象，应使顶梁与顶板充分接实。

（3）在铰接顶梁上方铺设菱形塑料网是控制不稳定顶板有效的支护形式，菱形塑料网沿工作面煤壁横向铺设，顶梁与网之间加背条芭捆或板皮以防塑料网被挤压断开，由于不稳定顶板破碎程度不一，使用塑料网后，一方面防止工作面漏顶、冒顶，且对煤质管理起到积极作用；另一方面防止老空侧破碎顶板冒落埋柱，造成回柱困难。

（4）放炮后，必须及时进行支护，工作面端面距不超过0.3m，缩短工作面顶板的悬露空顶时间，以防顶板下沉变形，工作面放完炮后攉煤期间，必须先挂顶梁支设临时支柱支护顶板，以控制好面前顶板，保证面前进入面前攉煤时的安全。工作面端面距超过规定时，必须及时加支贴帮柱，控制面前端面距。

2 加强特殊地点顶板的管理

加强对工作面特殊地点顶板的管理，是回采不稳定顶板控制的重点。

2.1 回采工作面上下端头支护是工作面顶板管理的重点

由于工作面上下端头控顶面积大，造成压力大，该处顶板受力变形易破碎，加之工作面上下两巷沿顶板炮掘掘进期间，已对顶板造成了一定破坏，长时间还受到风化影响，强度较弱，易造成漏顶，因此，上下端头放炮后，应及时将顶板暴露部分用菱形塑料网配合木板皮背严，并在面前超前缺口内支设好两排支柱，以防止顶板冒落，影响工作面上下出口安全，同时在掘进期间就要加强对顶板的支护，使巷道顶帮锚网连成一体，在以炭质泥岩为直接顶巷道内要缩小锚杆的间距，从而保证工作面上下端头顶板的整体稳定性，以便实现对工作面顶板有效控制。

2.2 工作面过断层段顶板的管理是开采不稳定顶板的难点。

鑫发煤矿一井1#煤水平地质条件复杂，地质构造多，工作面断层较多，对落差大致等于或小于煤厚的断层，一般采取平推硬过的方法。在断层处打浅眼、少装药、放小炮。对工作面过断层前后地段强支护质量，架密支架，严密背顶，缩小控顶距。适当降低采高，尽量少破岩石，减少出矸量，对于顶板破碎，较难控制时，采取间套钢梁的方法补强支护。

3 提高现场顶板安全管理水平

3.1 严格落实班隐患排查制度

生产区队通过对现场的顶板状况严格班隐患排查制度，当班发现的隐患必须及时处理，不能给下一班次埋下隐患。区队制定严格的顶板管理制度，发挥质量验收员的问题整改作用，对班长、放炮员、验收员等工种人员的进行加强管理，提高每名员工技术操作能力，按照要求进行顶板支护，做到及时支护，增强顶板安全意识。

3.2 管理科室人员实行联动机制。

安监部门负责对工作面顶板支护质量进行安全监督检查，督促整改，严格考核制度；技术管理部门负责对工作面矿压观测记录、监测情况作进一步分析，改善顶板支护参数，做好工作面回采顶板动态监测总结，为以后的回采积累经验。

4 结语

通过采取有效的顶板管理措施，工作面回采期间，不稳定顶板未出现过漏顶、冒顶事故，顶板支护状况良好，为实现安全回采打下了良好的基础。

[责任编辑：丁艳]