浅谈综放面初次放顶的技术管理

周建忠

（阳煤集团 开元公司，山西 晋中045400）

0 引言

顶板管理是煤炭生产中非常重要的一项基础工作，它不仅关系到煤矿安全状况的好转，也关系到煤矿生产和经济效益的提高，而采煤工作面初次放顶的技术管理则是加强顶板管理，减少顶板事故，保证安全生产的一项重要内容。所谓初次放顶，即初采工作面从开切眼开始到直接顶冒落的高度达到采高的1.5至2倍，此阶段的垮落称为初次放顶。初次放顶期间也包括老顶的初次垮落，也就是说初次放顶包括两个阶段，第一阶段是从开切眼开始推进到直接顶垮落；第二阶段是从直接顶初次垮落到老顶第一次垮落。

开元矿9804工作面在初次放顶期间采取了行之有效的措施，且对主采煤层进行了矿压观测，在此基础上，摸清了采煤工作面顶板管理必须控制岩层的范围及其运动规律，保证支柱的有效支撑能力，正确地进行顶板来压监测预报，同时加强了初次放顶期间的顶板控制与日常支护管理，放顶期间没发生顶板伤人事故，取得了良好的经济效益。

1 9804工作面基本情况

9804工作面位于放马沟村以南、阎庄村以北、石人沟村以西、寺儿沟以东，黄土丘陵地貌为主，有零星基岩裸露，“U”型冲沟发育。9804工作面走向长1610m，倾斜长200m，煤层倾角1°～8°，属于近水平煤层，煤层厚度5.58m。

2 顶板初次来压预报

为了防止采面由于顶板裂断，支架阻力不足以抗衡岩梁的回转，造成大面压垮支架的事故，必须首先摸清岩层的性质及范围，在预计直接顶、老顶的断裂运动发展的基础上积极召开现场技术会诊，制定专项措施，加强支护的制度。

2.1 顶板断裂前煤壁前方支承压力显现

采煤面从切眼开始向前推进，直接顶和老顶悬露面积达到一定跨度而挠曲下沉，作用在煤壁前方的支承压力逐渐升高，伴随这个过程。上下顺槽22米范围内两帮侧压力增大，支架急剧下沉，片帮加剧，断面缩小。

2.2 支承压力预测顶板来压

9804综放面采用了“YHY—60”型液压支架测力仪监测支架工作状况，通过支架压力曲线分析，如果顶板裂断，支承压力高峰向煤壁收缩，而前柱的下沉速度大于后柱，这就预示着顶板即将来压。而后当后柱的顶板下沉速度大于前柱，说明顶板来压已经开始。支护阻力增大，顶板出现平行煤壁的裂纹，夹沟或台阶下沉，而且常伴有淋水现象。

3 初次放顶期间的顶板控制

3.1 地质条件对工作面放顶的影响

本面地表为黄土丘陵地貌，“U”型冲沟发育，一般中小强度的降水除蒸发外，很少有地表径流现象，大部分降水转为地下水，K7、K8砂岩段裂隙含水岩组含水较发育。又因本面为八采区的首采面，砂岩含水岩组未受破坏，当工作面回采采动塌陷破坏含水岩组时和遇构造时有可能出现导水，预计正常涌水量为15～20m3/h,最大30m3/h左右。

由于工作面开始回采在最低处，来水后会在工作面积存，队组做好防排水工作同时应加快推进速度把来水甩入落山。腰巷以南始终采上坡，来水对回采影响不大，但采至腰巷以北向斜构造附近时，来水大水对工作面有一定影响。

3.2 不同阶段应采取的措施

3.2.1 初始开采时期

直接顶板为煤层，在其断裂冒落之前易发生离层、破碎，而导致顶板突然冒落、推垮工作面。这一阶段的顶板跨度一般小于15m。在这一阶段中，应防止推垮型冒顶事故作为顶板管理的重点，工作中要抓好以下几项。

（1）在初始开采时期的支柱要有足够的初撑力，防止顶板离层，并阻止向下滑动。

（2）单体液压支柱具有支撑力大，支设速度快等优越性，是解决直接顶离层、失稳、防止顶板破碎、冒落的有效手段。

（3）为防止上下巷、开切眼及初采时期工作面顶板冒落，为此从开掘准备到初采都采取了相应对策。运输巷掘进要推广使用锚索、锚杆联合支护，提高顶板的稳定性；开切眼掘进支护要考虑有足够初撑力防止离层、冒落，同时还要考虑保证单体液压支柱的质量问题。

3.2.2 初次放顶阶段

直接顶开始断裂下沉冒落直到老顶下沉，顶板垮度一向大于25m，顶板压力大，下沉量增大，矿压显现明显，这阶段易发生压垮整个工作面大冒顶事故，应将防止这种大冒顶事故作为重点。具体做法为：

（1）保证液压支架和单体液压支柱的初撑力，泵站压力必须达到30MPa以上，端头维护4米大梁必须架设好，每隔0.3m支设一根切顶密柱，使其有足够的初撑强度。

（2）加强对工作面顶板压力变化的观测，掌握第一手资料。要对两端头支柱初撑力架架监测，凡达不到要求的要分析原因(如顶板超高、控顶不实等)，采取针对性措施进行整改，使其达到要求。

（3）泵站及液压系统完好保证不漏液。

3.2.3 人工强制放顶

直接顶由单层煤层组成，厚度较大，结构较密。此类顶板不易冒落必须进行人工放顶，所以这种工作重点要解决好人工强制初次放顶问题。具体是要解决好放顶步距，放顶高度和放顶方法。

（1）初次放顶距离。通过开采经验和矿压观测采面自切眼开始推进后，顶板可视作均布载荷的简支梁，当跨度使梁的正应力达到破坏值后，顶板破坏垮落，即顶板初次来压。初次放顶距离即为顶板初次来压距离，根据有关地质资料，经关键层软件KSPB计算可得为20m。

图1 基本顶断裂后“砌体梁”结构

如果下层顶板下沉量大于或等于上层顶板下沉量，即认为互不影响，如下层顶板下沉量小于上层顶板下沉量时，即上层顶板重量将作用于下层顶板.开元矿9804工作面坚硬顶板初次来压步距为22m左右，因此，除在正常撬顶外，在工作面推进22m时，加强人工放顶力度，进行强制放顶。

（2）放顶高度。强制放顶就是甩爆破的方法将顶板人为切断，使其冒落形成垫层以减弱顶板压力和冒落时产生的冲击载荷，实践证明，采空区中矸石充填程度达到采高和放顶高度之和的2／3即可达到目的。

实践证明，根据老顶岩粱活动的规律，利用矿压观测数据，从顶扳动态曲线上分析各岩梁的活动情况，找出老顶岩粱断裂位置.并且细心捕捉顶板来压前的信息进行对矿压显现规律及特点的评判，对顶板的初次来压即初次放顶结果的预测、预报是可行的。

4 几点建议

4.1 据坑透资料本面存在5块异常区，异常区受进、回风揭露构造和隐伏构造所至，对回采有一定影响。

4.2 上方有通往石人沟村庄的10kW线路，建议有关部门在开采过程中及时维护。

4.3 切眼支护在中厚、厚及复合顶板煤层中，推广使用锚网支护，使顶板由被动支护变为主动支护，以减少顶板下沉量。

［1］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.

［2］钱鸣高，缪协兴，许家林，等.岩层控制的关键层理论[M].徐州：中国矿业大学出版社，2003.

［3］王玉彬，苗宇祥，刘德伟,等.浅谈采煤工作面初次放顶的技术与管理[J].煤炭技术，1987，14(20)：14-19.