采场矿井始采、末采及端头的顶板控制

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【摘 要】综采工作面的设备较多，更具特殊性，本文主要阐述了采场矿井始采、末采及端头的顶板控制等技术问题。

【关键词】采场；矿井；始采；末采；端头；顶板控制

采煤工作面始采与末采时，采场控顶范围较大，经历的时间长，为确保控顶区内的顶板完整，方便设备的安装或拆除，应采取特殊的围岩控制方法。综采工作面的设备较多，更具特殊性，本文以综采工作面的始采与末采为例进行分析。

1、综采工作面始采时的顶板控制

综采工作面始采区间是从开切眼开始到顶板的初次垮落。所以，始采时顶板控制的全过程包括：大断面开切眼支护与安装综采支架中对顶板的控制，全部或局部调整工作面高度或倾斜，调整支架反复升降对顶板的影响，及初次垮落的顶板控制。

1.1开切眼支护

要按不同条件采用相应的支护方式，主要有以下方式：

（1）用工字钢梁及金属铰接顶梁铺单层金属网及旧钢丝绳，以单体液压支柱支撑的方式。在开切眼的采空区一侧用11#工字钢梁，长24m，间距0.8m，梁端焊接可与铰接顶梁铰接的装置，在工字钢梁和铰接顶梁下沿工作面方向铺规格为12m×50m的金属网及直径φ7.5～215mm的旧钢丝绳，网片要互相搭接0.2m，联网问距0.3m，钢丝绳间距0.6m，网与钢丝绳每隔0.5m用铁丝连接。这种方法一般用于破碎顶板条件下。

（2）锚、网、柱联合支护

某煤矿煤厚32m，倾角13°―15°及安装QY型支架的开切眼中采用。开切眼设计断面为52m×32m，顶板采用15m―18m的金属树脂锚杆，采用倒楔式或缝管式锚杆，每排5根，两帮采用15m的木锚杆，直径36mm～38mm。中间为框式支架，棚梁采用11°工字钢，顺走向或倾斜布置，支柱采用加高摩擦支柱或液压支柱。

（3）锚杆钢筋网联合支护

顶锚杆用φ16mm，长1.5m，的圆钢，150mm×150mm的钢托板，把φ10―12mm的圆钢焊成网片起梁的作用，使单个锚杆联合，避免锚杆间岩石风化掉落。锚杆锚头采用浸水式快硬水泥和自浸式水泥卷，适合有淋水的顶板，锚头锚固长460mm，锚杆间距0.7～0.8m，密度为16―19根／m2。巷帮使用φ36mm的木锚杆，长16m，间距0.8m×0.8m，用400mm×200mm×50mm的木托板，煤壁一侧每排3根，在采空区一侧2根。

1.2始采的顶板控制

工作面始采时，因其顶板支承条件不断变化，可能出现突发性冒落，是事故的多发时期，特别是在顶板为坚硬岩层、复合顶板、金属网假顶等都是顶板控制的重点，要高度重视。

（1）坚硬顶板初采期间，为避免初次垮落形成沿煤壁切顶事故，采取沿开切眼拉槽的方法，缩短岩层的初次垮落步距，以减小顶板垮落时对支架的冲击力。

（2）复合顶板有软、弱、薄等特点，顶板岩层上硬下软，软硬层间含泥岩或煤线等弱面，软岩层厚度通常为0.5～2.0m左右，容易离层下沉，容易沿倾斜方向或顶板断裂部位出现较大的水平推力，若支柱支撑力不足可能推垮工作面。开切眼要尽可能使用锚杆支护，避免离层。按其条件应采用俯采，防止仰采，保持回风巷、运输巷出口处顶板完整，避免局部冒顶发生。

2、综采工作面末采顶板控制

在综采面末采时，围岩移近量逐渐增加，顶板破碎，片帮严重，回收支架又要求有相当的安全作业空间，在工作面推进到停采线附近时，要作好准备。

（1）在综采面停采前，要控制采高，使活柱有相当的伸出量，避免支架压死，保持工作面的平直畅通，割最后两刀煤不移架，设单腿走向棚，背好顶帮。为确保撤架安全，加快撤架速度，一般采用铺顶网和掩护架的控顶方式。

（2）大倾角（30°以上）综采工作面末采时的顶板控制，操作人员站立和行走均较困难，顶板碎石及木料的突然掉落会对安全产生威胁，末采时的顶板加固更复杂。铺双层网，顺倾斜方向铺旧钢丝绳，在停采线处打顶板锚杆，在煤壁上铺网并打木锚杆等护顶护帮，确保安全撤架。

3、端头顶板控制

3.1综采工作面端头支护的形式

因各矿区地质及开采技术条件的不同，端头支护的形式较多，可分为以下形式：（1）单体支柱端头支护，按顶梁联系结构分为金属支柱铰接顶梁支护、长钢梁支护、十字顶梁和网状顶梁支护等；（2）液压端头支架支护，主要架型有SD型、BT型和DZY型等支撑掩护式端头支架，及把工作面支架前梁加长并增加前柱的改装式端头支架；（3）锚杆端头支护；（4）混合式端头支护。

3.2综采端头支架的功能要满足的要求：

（1）提供较大的无立柱空间，安置和移设输送机头、转载机等大型设备，端头支架与各设备间的配置关系应科学合理，在空间三个自由度有足够的摆角及移动量，增大灵活性和适应性，要有配套性和通用性，它要与不同架型、高度的工作面支架及运输设备配套。

（2）结构简单，支卸灵活，移设方便，为设备前移提供足够动力的可靠支点，提架力要大于500kN，推输送机头和转载机的总力要大于800kN。

（3）应有足够的初撑力及支护强度，有侧向抗力和护帮力，有一定的可缩量，支设可靠，确保相当的断面和人行通道；

（4）具有与原巷道支架及工作面排头支架间的配合关系，减少丢失顶底煤和工作面下端的三角底煤，按条件控制端头支架的前移方向，避免工作面设备的下滑与倾斜。

3.3单体液压支柱端头支护方式

（1）十字铰接顶梁端头支护。端头支护使用双钩梁或把铰接梁反用时，因支护跨度较大，支护能力较低，稳定性就差。因此，改用十字铰接顶梁，就是用两根500mm～700mmHDJA型铰接顶梁在同一平面互相正交扣接或对接构成。十字顶梁端头支护有两种使用方式：全“十”字梁方式，就是沿走向及倾向采用十字顶梁铰接布置，此法适用在顶板极为破碎的条件；另一种为半十字梁方式，就是沿走向用一字梁与十字梁交替铰接，沿倾向为十字梁铰接的布置，在工作面输送机机头、机尾上方的十字顶梁用长钢梁抬住。

（2）端头迈步长梁支护方式。端头四对八梁的布置。还有双楔铰接顶梁和端头滑移支架等端头支护方式。这些单体液压支柱端头支护方式用在单体液压支柱普采工作面。也可用在液压支架的综采工作面的端头支护。

3.4综采工作面端头液压支架支护方式

一是自移式端头支架，移动速度快，但对平巷条件适应性较差。

二是用工作面液压支架支护端头，适用于煤层倾角较小的综采工作面，一般在机头（尾）处滞后于工作面中间支架一个截深。