残煤综采工作面开采破碎顶板控制

作者简介：方贵成（1964-），男，吉林省辽源矿业（集团）西安煤业公司经理。

摘 要：残煤综采工作面顶板破碎严重制约生产安全及回采效率。由于受采动影响，顶板层位和厚度都将发生变化，通过分析总结其变化规律采取相应措施，加强煤层顶板控制，降低抽冒事故频率，实现了生产的安全、高效。

关键词：残煤综采工作面；支架初撑力；煤帮顶板；破碎顶板开采控制

中图分类号：TB 文献标识码：A 文章编号：16723198（2014）03019101

残煤综采工作面难以管理和控制的关键是上下端头、煤帮和顶板，因为上下端头大都不安装端头支架，工作面割帮后煤层顶板属于无支护状态，是回采工作面顶板管理的最薄弱地点，需制定有效的控制方法，这对安全生产举足轻重。

1 煤层顶板分类

1.1 伪顶

伪顶沉积煤层之上，厚度较薄一般在0.5米左右，是极易随煤炭的采出而垮落的岩层，大多为页岩、炭质页岩等。

1.2 直接顶

直接顶是位于伪顶或煤层（无伪顶）之上的岩层，由于岩性及胶结原因较不坚硬，随开采支架前移在采空区垮落，厚度一般在1米～2米，由页岩、泥岩、粉砂岩等组成。

1.3 老顶

老顶是沉积于直接顶之上或者直接覆于煤层之上（无直接顶或伪顶）较厚并且坚硬的岩层，常在采空区上方悬浮一段时间，面积达到之后靠自重及上覆岩层重力作用才能垮落（初次来压和周期压），由砂岩、砾岩、石灰岩等坚硬岩石组成。

2 煤层顶板破碎的因素

2.1 内在地质因素

煤层与顶板岩石的节理、裂隙、断层、褶曲、硬度、破碎带等地质构造是影响顶板是否稳定的内因。

2.2 外在因素

2.2.1 残煤开采

西安煤业公司现全部为残煤开采，顶板岩层应力通过煤层开采释放到底板，煤层及顶板的力学结构的相对稳定性遭受破坏，煤层强度低、易碎，从而导致顶板容易垮落。

2.2.2 梁端距

梁端距（循环进度）加大，冒落程度随之增加。但梁端距不是影响工作面顶板冒落的唯一因素，冒落程度的大小也受巖性、节理、裂隙等诸多因素影响。

2.2.3 支架初撑力

工作面的支护强度取决于支架初撑力，往往支架初撑力不足，其主要原因：

（1）乳化液泵站压力不足、管路及阀组泄漏；（2）供液管路内径细流量小；（3）支架各液压柱串液；（4）多支架同时供液；（5）工作面底板松软、支架钻底等。

2.2.4 支护状态

综采工作面好的支护状态，会大大提升对顶板的控制能力，减少冒顶事故发生。采煤工艺不合理、支架不垂直煤壁、支架错茬歪斜不能平行支护顶板、上下端头π钢摆放不合理支撑强度不足等，都会影响支架支护状态和降低支护质量，导致顶板事故的发生。

2.2.5 循环速度

工作面顶板冒落程度与工作面循环速度有直接关联，随着工作面推进速度增加、支护速度的加快，会降低煤层与顶板的变化，工作面冒顶的次数也就随之减少。

3 工作面破碎顶板的控制

3.1 综采支架合理选型

煤层及顶板破碎工作面要选择前梁具有伸缩性能的支架，并配有护帮板，支架高度选择1.8米～2.5米之间，不宜过高，梁端距0.6米～0.8米为宜。

3.2 打钻注水

提前在上下顺槽打注水钻孔，按工作面长度合理布孔，从而能够浸透煤层及顶板、弱化煤岩浮离，实现煤岩的人为注水胶结，有效地控制破碎煤层、顶板。

3.3 工作面铺金属网

顶板破碎的工作面在移架时煤矸会从架间及梁端漏货，可造成煤帮片帮、冒顶扩大，开帮前在前梁位置挂好金属网，前移支架时将金属网托到顶梁之上，有效地控制架间、梁端漏矸。

3.4 擦顶移架

采用正常操作程序降架移架，难以保持破碎顶板的完整性，破碎顶板应采用带压擦顶前移支架。移架时保证顶梁与顶板有一定的摩擦阻力带压前移。确保顶板不出现较大松动。

3.5 改变采煤工艺

（1）煤层、顶板破碎时应由机械落煤改为风动落煤或人工手掘落煤方式，但要加强煤帮及顶板管理。

（2）工作面采高控制在1.8米～2.5米之间，确保支架的有效支撑减小煤壁压力。

（3）暴露的顶板挂好超前网，采用人工及时打贴帮柱超前支护方法，每盘支架前梁架两个棚，煤帮用单体柱升紧贴顶板，另一端搭在支架前梁，确保顶板有效控制。

以上所述是我单位针对残采破碎顶板采取的控制措施，近年来顶板管理状况得到有效改善，避免了工作面冒顶现象的发生，为残煤综采工作面在破碎顶板条件下减少冒顶事故、实现安全高效奠定了坚实基础。