煤矿综采工作面初次放顶顶板控制技术研讨

张丁丁

【摘 要】在煤矿的开采活动中，综采工作十分重要。综采工作的回采率、煤炭质量需要不断提高，工作人员的人身安全更是重中之重。因此，煤矿行业要对相关工作进行技术研究。

【Abstract】In the coal mining activities， fully mechanized mining is very important. The recovery rate and coal quality of fully mechanized mining need to be improved， the personal safety of staff is the most important. Therefore， the coal mining industry need to carry out the technical research on related work.

【关键词】综采；初次放顶；控制技术；冒顶

【Keywords】fully mechanized mining； first roof caving； control technology； roof fall

【中图分类号】TD721 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）04-0185-02

1 引言

随着科技的进步，采矿行业的技术也在不断更新。现在的煤炭开采企业已大规模机械化，目的在于降低成本，提高效率。在机械化采煤活动中，初次放顶需要弄清楚初次来压并掌握初次放顶的控制原理，进行安全控制。在实际的生产工作中，经常会发生由于顶板高度、顶板类型采集不准确和老顶断裂等原因导致的安全事故，使初次放顶效率低下，回采率不足80%。为此，论文根据初次放顶的需要，对放顶的距离、高度等参数进行合理设计，通过把相关技术措施进行规范，提高煤炭的回采率以及在井下的安全系数，期望能够在满足经济效益需求的同时，满足安全效益的需求。

2 结合营盘壕煤矿探究初次放顶工作对顶板控制的需求

2.1 初次放顶工作对顶板控制的需求

初次放顶根据顶板的类型，一般分为两类：一是开采到一定距离后，冒落的高度达到标准并能自行冒落；二是开采了一定的距离后，顶板没有冒落的现象，以及冒落高度没有达标准需要采用人工的方法进行放顶。充分跨落的直接顶，一般是复合顶板或其他稳定型的顶板。在该种情况下，由于顶板的整体性较差，在开采中可以自行跨落，不需要采用人工挑顶等方法。在这种情况下，实际的施工工作要特别注意，以防止垮顶、漏顶等事故的发生。由于煤层各层的成分、压力、硬度存在差异，根据不同的煤层要进行不同的处理，如图1所示。

2.2 营盘壕煤矿首采工作面地质概况

营盘壕煤矿工作面地质条件简单，煤层走向变化不大，整体呈现为南高、北低，倾角0～7°，平均3°。断层不甚发育，但小型褶曲较发育，小型褶曲对工作面运输及排水有一定的影响，工作面内无巖浆岩体、陷落柱等地质构造。基本顶为粉砂岩、细砂岩，平均厚度为16.9m，直接顶为砂质泥岩，平均厚度为6.88m。

3 初次放顶时顶板控制流程

3.1 参数设计

有些顶板分层的厚度大，结构有很强的致命性对此要进行强制的人工挑顶，并需提前将挑顶的时间、高度、放顶的步距和方式等确定。部分顶板材质过硬，开采时顶板没有充分冒落，形成悬顶，不对其进行有效处理会使开采工作存在巨大安全隐患。这时就要通过初次放顶的人工方式予以处理。通过矿压观测和以往的开采经验可以得知，开采的切眼推进后，顶板处将会形成简支梁，简支梁上荷载均匀，支点一般在采面的煤壁上和切眼的煤壁上，如果简支梁跨度过大，正应力上升到破坏值，顶板就会受到破坏，进而垮落，这就是常说的初次来压。上层顶板的下沉量如果小于下层顶板，我们可以认为它们不会相互影响，反之我们就需要强化挑顶力度，强制放顶。人工放顶的方法时是以爆破的方法强行切断顶板，使其完全冒落，成为垫层，再逐步削弱产生的顶板压力和冲击荷载。一般情况下，在采空区填充的矸石，只要达到采空和放顶高度总和的2/3，就会能够产生预期的效果。实际工作时，通过将相关数据进行经计算，就可以得出合适的打眼深度。

3.2 矿压观测

在采面从切眼向外部推进的时候，顶板悬漏的面积跨度增加到一定程度时，会产生挠曲和下沉等现象。煤壁前方增加了支撑压力，顶板的下沉速度变快。一般处在煤壁前方最先出现顶板断裂，使支撑压力往煤壁侧进行收缩，平巷顶板速度加快，片帮增加，断面缩小。回采工作面中，在上道下帮按15m的间距对测线进行设置，对矿压进行实时观测。如果顶板断裂，初排迅速下沉，表示顶板将要来压。之后末排顶板的下沉速度比初排大时，说明顶板来压已经出现。开采顶板煤层的时候，岩石较为规则。通过观测矿压的实时数据，根据岩梁的活动规律，进行分析，找到顶梁的断裂位置，从而对放顶结果进行准确的预测[1]。

3.3 初次放顶的顶板控制

初次放顶的过程中，对直接顶要进行“限定变形”控制，保证直接顶和老顶之间不出现大范围的分离层，并保证直接顶在顶的控制区中的完整性[2]。采用这种操作方式的原因，首先，避免在直接顶破碎时发生回柱和顶板漏冒造成人员受伤的现象；其次，避免来压时老顶发生切顶垮面。因此，要在切眼推进的环节就对液压支架的初排支撑力进行严格监测，每一次放顶之前都要提高支撑能力，对液压支架给压。除了对直接顶进行控制，在初次放顶的时候，也要严格监控老顶的冒落情况，确保老顶在综采工作中跟随采面一同推进。老顶跨度过大会出现下沉和挠曲现象，直接顶也会随着之下沉。

4 初次放顶时顶板的控制技术

4.1 采面端头控制技术

大梁使用4.2m的π型钢制梁配合液压支架，大梁的组数要依据采面端头到临近架的距上巷上帮与距下巷下帮实际距离而定；两梁一组，大梁组的间距是0.8m，组内距是0.2m，大梁和临近支架之间的距离不能超过500mm，和巷帮的距离不能超过500mm，同一大梁的支柱间距是0.8m，相邻大梁之间的距离不超过500mm。在上、下端头的顶板破碎时，大梁之间要用厚度不低于150mm的半圆木背顶。大梁跟着采面的推进向前移动，每次前移1.2m，并要设置好戗棚，每组大梁都要支设戗柱。单体液体柱的初撑力不能低于90kN，要经常二次注液，确保单体柱的初撑力达到90kN以上。

4.2 端头尾巷的控制技术

处在切顶线的尾巷密集柱，一定要打牢、打齐，进行连锁；密集柱的间距是400mm，单体柱的初撑力不能低于90kN，要经常二次注液，保证初撑力强度符合标准。若果上下端头的压力过大，可以通过增设木垛数量加强支护。上巷与下巷的切顶线到采空区之间的钢带、锚杆螺帽和锚盘一定要回收。将密集支柱打好，使用编织袋制作挡墙，减少漏风，将瓦斯浓度降低。

4.3 综采面顶板的控制技术

在采面的工作过程中，必须严格执行标准，泵站压力不能低于31.5MPa、支架的初撑力不能低于16128kN、工作的阻力不得低于设计要求。安全阀保证可靠有效压力表要保证数据显示正确。支架接顶要保证严密，工作面要确保采直割平，采高达标，底煤不丢弃，顶板不切割。将支架拉成不倒、不歪且不背架的直线，接顶要严密。要由班组长对排尾拉架的工作现场指挥，先将空顶处进行支护，准备好再进行，保证拉架的过程中，顶梁要与顶板存在超过100mm的距离。在综采工作初次放顶之前，要在回风巷和运输巷设置矿压初测牌，以对初次来压和老顶来压的步距进行确定。

5 结论

在机械化采煤的过程中，综采工作面里的初次放顶工作非常重要，对采煤的质量、回采率和安全性有重大的影响。论文对综采工作面中，初次放顶的技术进行分析和探究。通过对顶板压力的监测，提升对初次来压预报的准确度，再根据不同采场的特点，采用不同的控制技术，保障综采初放的安全性，对于实际应用综采初次放顶技术具有现实意义。

【参考文献】

【1】孙连胜，齐海清，冯彦军，等.水力压裂技术在锦界煤矿初次放顶中的应用[J].煤矿开采，2015（06）：97-100.

【2】刘育星.浅析煤矿井下综采工作面顶板管理的主要策略[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2013（05）：189-190.