关于综采工作面顶板管理的新方法

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摘 要：在采煤工作面向前推进时，由于顶板的状况不断变化，特别是综采工作面因走向跨度较大及煤层赋存的原因，顶板事故频频发生，给矿井安全生产造成了十分严重的影响，也使顶板管理成为采煤工作面的一项重要工作。而对于综采工作面顶板的控制，是综采工作面生产管理的重要内容，要使工作面在正常的良性循环下安全生产，必须加强综采工作面顶板管理。

关键词：综采面顶板管理；顶板控制；方法；

中图分类号：TD32712 文献标识码：A 文章编号：1674-3520（2014）-07-00-01

一、坚硬顶板控制

坚硬顶板控制的重点是：在有目的有控制的条件下采取措施强制放顶。强制放顶的主要技术措施有“爆破法”、“软化压裂法”两种。

（一）爆破法控制顶板

1、超前深孔松动爆破：一般适用于直接顶坚硬但厚度较小，将其垮落下来不足以充满采空区，而基本顶又为整体性较强、较厚岩层。钻孔平行工作面布置，有单侧和双侧布置两种形式。单侧布置适用于煤层倾角大、长度较小的工作面，钻孔由下平巷向上钻进。双侧布置适用于煤层倾角较小、长度较大的工作面。钻孔超前工作面钻进，其超前距离以不影响综采工作面正常生产为原则。根据工作面具体条件，分回采巷道设置钻场和专门硐室设置钻场两种方式。实施爆破是爆破放顶的关键，必须根据钻孔布置情况及基本顶岩层的结构和坚固性，合理确定爆破参数，如装药量、装药方式、封孔方法与封孔长度等。必须进行专门的爆破设计。实旋爆破，要加强顶板控制，保证生产安全。

2、挑落式深孔爆破：这种方式适用于直接顶坚硬且层厚较大的顶板。放顶步距一般为25～30 m，初次放顶步距可适当减小。钻孔布置在工作面推进后，在其后方按垂直工作面方向向采空区顶板打深孔，一般工作面两端头钻3排孔，中部钻2排孔，排间孔呈交错布置。钻孔垂深关系到采高碎胀系数等，但原则上要求爆破后碎落的矸石能基本充满采空空间，一般为5～10 m。钻孔间距7～8 m，钻孔排距1.2～1.8 m，钻孔仰角60°～65°，钻孔直径60～70 mm。实施爆破时，必须依顶板岩层的结构组合和钻孔参数合理确定爆破参数，使崩落岩石的碎胀系数尽量大些。爆破时，先起爆第一排，使第二排在扩大自由面的条件下爆破，两次爆破后，在顶板上切割一道深槽以利老顶来压时沿此槽切断垮落，从而减小来压强度，保证安全。

3、浅孔式爆破：浅孔式爆破适用于直接顶坚硬、较硬的顶板。放顶步距每日处理一次。钻孔设备一般岩石电钻。钻孔布置在工作面后方按垂直方向向采空区钻出一排浅孔。钻孔深度1.8 m左右，钻孔间距3～4.5 m，钻孔仰角70°～75°。

放顶方式有三种方式：①一刀齐放顶：钻孔沿工作面呈一直线布置，放顶时使工作面采空区顶板岩层呈一条直线切断。②台阶式放顶：第一天分段打工作面前半部钻孔爆破，第二天打工作面后半部钻孔爆破（二台阶）；或将工作面分成头、中、尾三部分，分三天打钻孔爆破（三台阶）。依实际情况选用。③零星放顶：在生产过程中，对局部出现悬顶较大的地方可采用浅孔爆理，进行零星放顶。

二、液压支架的选型

液压支架式综采工作面顶板管理的重要设备。实践证明，正确选择液压支架，可以充分发挥综采设备的效能。

1、吨位选择：支架的吨位选择包括选择液压支架的初撑力和工作阻力。

（1）支架工作阻力：目前我国确定液压支架工作阻力（即吨位）的方法有以下三种：一是岩重法。它是以周期来压时工作面跨落袋内岩石重量和周期性断裂岩层所产生的冲击载荷来确定支架的吨位。二是荷重法。它是根据本地区相近条件的工作面在使用单体支柱时实测的工作阻力来确定液压支架的吨位。三是实测法。它是根据本地区相近条件工作面试验液压支架样机或使用液压支架时实测的数值来确定液压支架吨位的。由于实测的结果可能有大有小，所以确定新选支架的吨位时应适当加以修正。这种方法花费较大，但确定的吨位比较合理。在实际选择支架吨位时，还应考虑到顶板的下沉量。因为支架的工作阻力是有效地控制顶板下沉的主要参数。当阻力过小时，顶板下沉量就大。当阻力过大时，既不利于顶板管理，又会造成浪费。

（2）支架初撑力：如果工作面支架不能及时有效地支撑住顶板，直接顶板就会弯曲下沉，而与上覆岩层脱离，这就是离层现象。直接顶离层后，本身容易发生变形破坏其上覆岩也要下沉。要想控制这种离层现象，必须使用新暴露的顶板得到及时有效地支撑。所以选择支架时应保证支架对顶板有足够的初撑力。

2、高度选择：液压支架高度要根据工作面的实际采高及其变化幅度，以及工作面在整个控顶距内的顶板下沉量来确定。在一般情况下，当煤层超过3.5米时应考虑分层开采。如果支架最大高度小于煤层厚度，在煤层粘顶时，就必须在顶板下留煤皮，但增加了煤炭损失；在煤层不粘顶时，不能留煤皮，就需要在支架与顶板之间垫木梁，但这样既加大了坑木消耗，又增加了开采难度，一般不采用这种方法。除选择支架最大和最小高度外，在掩护式支架和支撑掩护式支架选择时，还应考虑到支架的工作高度。

3、结构选择：支架的架型、吨位和高度是选择支架的关键因素。而为尽可能适应煤层的赋存条件和设备配套要求，还要考虑到支架的一些具体结构。

（1）通风断面。高瓦斯矿井要考虑支架通风断面能否通过足够的风量，若围岩条件不允许调整架型，会在使用中降低采煤机割煤速度。

（2）底座压强。选择支架要使底座压强小于底板比压，保证液压支架在使用中不陷入煤层底板。有的支架底座面积小，在松软底板环境下使用时一般会出现底座下陷，为改变这种状况，要在使用时加大底座面积。

（3）防倒防滑。液压支架具有良好的稳定性，可以保证支架的正常使用。煤层倾角较大、地质构造复杂或沿倾斜采煤的时，要研究支架的倾倒与下滑问题，要选择有防滑、防倒装置的液压支架

（4）防矸护壁。采高较大或节理发育的煤层，煤壁片帮较为严重，对人身和设备安全威胁较大。要选择可避免片帮的护壁装置的支架，要注意护壁装置对采煤机的正常割煤有没有影响。

三、结语

总之，综采工作面顶板管理的好坏，直接关系到工作面整体质量的好坏，需要合理的选择液压支架的选型，回采时正确操作液压支架，加强工作面巷道支护，从而保证可靠的支护质量，促进矿井安全、健康、持续发展。