浅谈综放面初次放顶的技术管理
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摘要：顶板管理作为一项基础性工作，在煤炭开采过程中显得非常重要，主要表现为：一方面顶板管理直接影响到煤矿的正常生产，另一方面顶板管理直接关系到煤炭企业经济效益的提高。对于采煤工作面来说，通常情况下需要进行初次放顶的技术管理，进而在一定程度上避免发生顶板事故，确保生产的安全进行。本文以开元矿9804工作面情况为基础叙述了初次放顶的来压预报与应采取的措施，理论与实践均证明：开元矿9804工作面放顶距离为22m，论文对开元矿9804工作面初次放顶起到了指导性的作用。
关键词：综放面 初次放顶 顶板管理
1 概述
顶板管理作为一项基础性工作，在煤炭开采过程中发挥着重要的作用，主要表现为：一方面顶板管理直接关系到煤矿企业的正常运行，另一方面顶板管理直接关系到煤炭企业经济效益的提高。通过对采煤工作面进行初次放顶的技术管理，进而在一定程度上避免发生顶板事故，确保煤矿生产的正常进行。
对煤矿进行初次放顶期间，通过对开元矿9804工作面采取相应的措施，同时对主采煤层进行矿压观测。在此基础上，对采煤工作面实施顶板管理，同时摸清控制岩层的范围和相应的运动规律，进而在一定程度上确保支柱的支撑能力，进一步对顶板来压进行监测预报。
2 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，“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，对开元煤矿9804工作面附近的钻孔柱状进行关键层位置判别结果如图1所示，在判别过程中，岩层破断角和松散层载荷传递系数取分别取70°和0.6。
由图1可知：9804工作面附近的覆岩主关键层为9.2m的中砂岩，亚关键层为6.34m的细粒砂岩。
同样，由关键层判别软件可得亚关键层的破断距为22m，即初次来压步距为22m，周期来压步距为11.3m。
3 顶板初次来压预报
由于顶板裂断，支架阻力不足，为了防止采面以抗衡岩梁的回转，进而在一定程度上引发大面压垮支架的事故，通常情况下，首先摸清岩层的性质及范围，进而在预计直接顶、老顶的断裂运动发展的基础上，对采煤面初次放顶监测预报，制定专项的技术措施，进而在一定程度上对顶板加强支护。
3.1 顶板断裂前煤壁前方支承压力显现 通常情况下，从切眼开始向前推进采煤工作面，当直接顶和老顶悬露面积达到一定跨度，进而出现挠曲下沉，作用在煤壁前方的支承压力在一定程度上逐渐升高。
3.2 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，通过研究分析支架压力曲线，如果发现顶板裂断，在这种情况下，支承压力高峰逐渐向煤壁收缩，与后柱相比，前柱的下沉速度要大，这时意味着顶板即将来压。随后，与前柱相比，当后柱的顶板下沉速度比较大时，这就意味着顶板来压已经开始。需要增大支护阻力，进而顶板出现平行煤壁的裂纹，导致夹沟或台阶出现下沉，同时伴有淋水的现象。
4 初次放顶期间的顶板控制
4.1 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。
本面总体趋势北高南低，中部次生次一级的一个小型向斜构造和一个小型背斜，在受向、背斜的影响下发育多条短裂构造，其中大于3m的4条，小于3m的5条，其中F1、F6两条正断层进、回风联通，对工作面回采影响较大。坑透隐伏断层有8条，其中4条逆断层，4条正断层。
4.2 不同阶段应采取的措施
4.2.1 初始开采时期 ①在初始开采时期，通常情况下，液压支架需要具备足够的初撑力，进而在一定程度上防止顶板离层，阻止向下滑动；②单体液压支柱具有较大的支撑力，较快的支设速度等优势，进而在一定程度上解决直接顶离层、失稳、防止顶板破碎、冒落等，在这一时期，要加强单体液压支柱支护质量，确保单体柱根根达到初撑力，底板松软要穿合适的柱鞋，两端头单体柱及戗柱、戗棚要迎山有力。
4.2.2 初次放顶阶段 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，端头维护的4.4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对工作面顶板压力变化加强观测，进一步掌握第一手资料。监测两端头支柱初撑力架情况，确保初撑力不低于90KN，如果达不到要求，需要对原因进行分析（如顶板超高、控顶不实等），通过针对性措施进行整改；③泵站及液压系统完好保证不漏液。
4.2.3 初次放顶距离 结合自身的开采经验，当矿压观测采面从切眼开始逐渐推进后，通常情况下，可以将顶板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，经关键层软件KSPB计算可得为20m。
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，除正常撬顶外，在工作面推进22m时，应采取加强两巷退锚，提高退锚率和剪网面积等措施进行放顶。
我矿矿压组成功的对9804工作面顶板初次放顶（初次来压）进行了预测，对工作面初次放顶起到了指导作用，工作面初次放顶期间未发生顶板事故。初次放顶结束工作阻力变化情况见图3。
5 几点建议
①工作面初采期间要加强液压支架检修，防止跑、冒、滴、漏等现象发生；②生产过程中要保证每架支架达到初撑力要求，确保支架接顶严密；③工作面初采期间，要加强现场管理，备好支护材料，同时要加强工作面矿压观测，施工队组，要根据现场情况及时向相关业务部门汇报以便采取措施。
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