综采工作面综采设备回撤顶板控制与维护

王祥 万小国

【摘要】: 矿各采区内综采工作面断层、褶曲构造极其发育、顶板破碎离层严重，综采工作面采高增加，综采设备重量较大，如何在复杂条件下安全回撤出综采设备，然后按照《煤矿安全规程》要求及时对综采工作面进行封闭，关键是如何加强顶板管理、控制与维护好顶板。

【关键词】：综采；设备回撤；顶板控制；维护

中图分类号：TD35 文献标识码： A 文章编号：

引言

随着科技的不断进步和发展煤炭的开采工艺也发生了根本性的变化。一种新技术、新装备的综合机械化采煤技术出现了。由于综采技术的发展带动了综采等相应的技术行业的产生和发展。笔者一直在煤矿从事机电工作，特别是对7.2米大采高综采设备矿压观测与顶板管理工作有所感触，下面就煤炭行业的综采设备安装谈一谈本人的一点经验和看法。

一、工作面综采设备回撤时顶板的控制措施

工作面顶板管理的基本要求是跟顶回采，保持顶板平整完好，不漏顶、冒顶；工作面两端头顶板支护安全可靠，保证足够的通风空间和行人安全，为回采创造良好的条件。

工作面在机头、机尾三角区处顶板压力显现强烈，给生产管理带来很大的压力。通过现场的不断摸索实践，针对具体情况采用了以下几种的措施来加强工作面和两端头的顶板管理。

1、工作面回采工艺

（1） 工艺流程：割煤→移架→推溜→清煤

（2）支护方式：采煤机割煤后，及时伸出支架的伸缩梁护住煤顶，护帮板护住煤帮，移架采用带压移架，少降快拉。移够步距后立即升架，并将护帮板打至煤壁。

（3）采空区处理全部垮落法

2、矿压观测及预测预报

某矿15201工作面共安装液压支架173架，采用ZY12000/28/63，ZYG12000/25.5/55。综采液压支架左右立柱安装有压力表，每架平衡千斤安设压力表，每5个架为一个观测点，可以直接从EEP上读出立柱压力显示。采用支架工作阻力在线监测系统连续监测支架阻力变化，在整个工作面布置20条测线，分别在20个支架上安装一台压力分机监测支架工作阻力，掌握工作面顶板压力大小、支架增阻状况。从而分析顶板初次来压步距、周期来压步距等工作面及两巷煤避矿压显现及其变化规律，合理进行工作面及两端头管理顶板。

顶板事故大多数是在顶板压力异常而作业人员又没有意识到的情况下发生的。由于预测不及时，现场没有采取针对性的措施加强管理，从而导致掩护支架架前冒顶事故。这种情况在煤矿顶板事故中较为常见，因此技术管理方面就必须提前进行顶板压力的预测预报工作。一般在以下三种情况时顶板压力显现会出现异常：①工作面遇到断层、褶曲、溶洞等异常构造时。②顶板岩性发生变化，由坚硬顶板变为破碎顶板；或顶板有淋水时。③回采速度放慢，不能按正常循环回采时。

3、回采贯通前工作面顶板控制

（1）常用措施：①加强设备检修，提高开机率，保证工作面推进度，确保工作面快速推进。②生产中采用追机作业方式，移架时带压移架，移架后及时用护帮板护帮，局部若有片帮掉顶现象，及时拉超前支架支护顶板。③工作面支架初撑力达到额定工作阻力的80％，泵站压力不得小于30MPa，使支架有较高的初撑力，减少顶板对煤帮压力，较好地控制住片帮、冒顶事故的发生。

（2）支架管理：液压支架在移动过程中的稳定性较差，生产过程中，严格控制工作面采向，对歪架及时采用支架本身的调架千斤顶和单体柱进行调整，使支架顶粱与工作面顶板接触严密，迎山有劲；支架间做到不挤不咬，相邻支架间的错茬合理，架间空隙均匀，前探梁升起，护帮板与煤壁接实，严格控制端面距。

（3）工作面规格质量管理：严格按回采层位组织施工，采高控制在支架6米左右，保持顶、底板平整，回采过程中工作面支架带线作业，做到煤壁、支架、溜子成直线；支架垂直不歪斜。

4、端头顶板管理

工作面上下端头煤壁三角处因受两巷及工作面采动影响压力大，易发生片帮冒顶，对此在上下端头煤壁三角处架一梁四柱的棚，加强端头顶板管理。跨工作面机头、机尾用工字钢设双排棚，一梁四柱，随机头、机尾前移；上下隅角受锚梁网支护影响，收角后上下隅角不能及时充分冒落，在端头端尾护帮板前提前将锚索退锚，在上下隅角切顶线处用单体加补密集切顶点柱。

5、特殊地质条件贯通前顶板管理

过断层期间工作面煤岩结合部的顶板管理非常重要，同时存在较大难度。除了要进行正常的顶板管理方式外，要采取一些有针对性的措施。

（1）控制采高，减少破顶范围及破顶量。当工作面距断层面12m时，提前俯采或仰采逐步降低工作面采高，采高降到6m左右，进入断层带时，采高控制在4.5-6m以内。刹底或飘车时每刀刹底或飘车量不超过100mm，工作面上下出口与巷道保持一致。

（2）快速擦顶移架，减少空顶时间。拉架时，先降后立柱，再同时降前立柱和移架，待支架移动后，立即将架伸紧，以此保证顶板的整体。

（3）断层影响范围内严格进行追机作业，只准一茬拉架，其它茬不得拉架，以此保证移架时供液系统的液压，从而达到快速移架的要求。

（4）对发生的顶板事故及时处理。当工作面出现掉矸、冒顶现象，应立即处理，防止事故扩大，同时，对片帮掉顶处可适当多进刀，以便及时拉架支护。工作面若发生较为严重的冒顶事故，确实无法推进时，可采取使棚的方法管理煤壁和顶板。

6、工作面更换大件时的顶板管理。工作面更换部分大件，检修人员有时需要在支架下煤壁附近作业，一方面要求作业人员具备较好的安全自保意识，在作业前认真细致观察顶板及煤壁情况，不站在架间作业；另一方面需要采取一些相应的措施加强顶板、煤壁支护。

（1）更换煤机大件，应将提前煤机停放在顶板较为完好处，支架留出步距，使用单体柱对煤帮进行背帮处理，单体柱放在护帮板中间位置，使用支架护帮板将单体柱抵在煤帮，背严、背实。

（2）更换支架顶粱、前探梁，需要降下支架，顶板出现较长时间的空顶现象，安全威胁大。采取的做法是在检修支架的两端支架上架板梁，提前一至两个小班开始上板梁，工作面每推进两刀上一根，圆木合理搭接在两侧支架上，有效支护检修支架上方顶板。

二、木垛管理

为了安全回撤出工作面全套综采设备，仅仅在收作巷内打上双排木点柱，以此来保留住1500mm左右宽度的风道，是根本不可能支撑得了顶板压应力的。为此，就必须在回空区内打上木垛，来加强顶板支护，确保风道能保持到全部设备回撤结束。

根据各工作面地质构造情况，木垛间距一般控制在5～15m，冒顶区或过巷段，可加密木垛，必要时打连接木垛。打木垛时，一定要确保质量，使木垛垂直顶、底板，与顶板接实；木垛外沿不得超出风道点柱，以防受压推进风道，缩小风道安全间隙；木垛要打成“#”字型，倾角较大时，每层必须用耙钉钉牢。

三、发生断绳、断网的处理

（1）及时处理回撤区域。发生钢丝绳破断后，要立即对回撤茬口进行加固，控制顶板矸石冒落。

（2）加强风道支护。对风道进行维护，尤其是被推移、挤歪、压断的点柱，及时予以加补。

（3）在待回液压支架处，用短点柱或小木垛进行支护。在降架回撤前，先对破裂的钢丝网进行修补，漏顶的用戗楔与笆片、板皮加以腰背；然后，支架每移出一个行程，再对其露出的网绳部分进行打支撑点柱，直到整台支架排出；通过逐台逐个行程的控制，两到三台左右，基本上能够控制住顶板。

发生断绳或支架撕裂铺网较严重的，也可在网绳下面适当加密点柱，或打上小木垛，直到控制住顶板为止。

四、合理加快回撤速度

综采液压支架回撤过程中，合理控制好进度，也是管理好顶板的一项切实有效的措施。由于回撤液压支架时，工作面回采结束不久，综采液压支架上的顶板受采动影响，顶板受静压和动压两种应力作用，压力较为明显。

根据综采工作面是采取综采放顶煤技术，还是采取一次采全高采煤工艺，以及工作面地质条件等情况，应合理地安排好圆班回撤进度，最好做到每小班一个正规循环；再者，综采液压支架的回撤，尽量采取从下向上的顺序工艺，将压力释放到回空区，最大限度地降低其对回撤区域的顶板破坏。

结束语

大采高综采工作面回采过程中的顶板管理是工作面生产管理和安全管理中的一个非常重要的环节，工作面质量标准化一直保持行业一级水平。可见，通过改进和加强顶板管理，取得了较好的效果。

参考文献：

[1] 李俊斌，涂敏，大采高俯斜综采工作面矿压显现规律[J]，山东煤炭科技，2004，(1)：49—51．

[2] 弓培林，靳钟铭．大采高采场覆岩结构特征及运动规律研究[J]，煤炭学报，2004，29(1)：7-11，

[3] 何富连，钱鸣高，高产高效大采高综采技术的研究与实践[J]，阜新矿业学院学报，1997，16(1)：5—8