综采工作面过断层采煤方法与顶板管理研究

王龙海

摘要：综采工作面中选择何种过断层的采煤方式，要依据断层的地质特征来确定，根据断层位置的岩层实际厚度，合理确定综采工作面施工的方向和角度的大小。综采作业面开采效率和安全性受到过断层采煤方法和顶板处理方法的影响。文章根据实际经验论述了过断层采煤的有效方法，并提出了加强顶板管理的措施，以期能够为相关的实践提供些许理论参考。

关键词：综采工作面；过断层开采；采煤方法；顶板管理；有效策略

中图分类号：TD823 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）30-0140-02

综采工作面中选择何种过断层的采煤方式，要依据断层的地质特征来确定，根据断层位置的岩层实际厚度，合理确定综采工作面施工的方向和角度的大小。提高顶板管理水平不仅是加强施工质量的关键，也是降低安全事故发生几率的必由之路。

1 综采工作面过断层采煤方法

现阶段，在综采工作面的开采过程中主要使用的方法包括三种，分别为直接割煤过断层法、割顶或割底采煤过断层法、断层上底相结合法。每一种开采方式都有其使用的优势与不足。

总体来看，直接割煤过断层的开采方法主要在矿井上下两部分的接触位置的煤层厚度，超过或者等同于液压支架所规定的下限高度的情况下，采用直接割煤过断层非常简单，便于操作。割顶或割底过断层的开采方法主要在矿井上下两部分的接触位置的煤层厚度，小于液压支架所规定的下限高度的条件下，且煤层顶板或者底板部位的岩层硬度较小、顶板比较完整环境中采用该种方式可以取得较好的效果。断层上底相结合法主要应用在断层落差比较大的条件下，在应用过程中使用预掘巷辅助方式可以提高作业的效果。

过断层采煤施工的设备准备工作充分与否，是确保开采质量的前提。在断层位置处，要先搭架倾斜梁，支好倾斜棚或者采用斜式交架，运用间隔移架的方式，首先用支架的顶梁将倾斜梁托稳，再移动邻侧的支架。为了提高安全性，在煤壁上事先进行超前梁或者超前走向棚的架设，施工过程中使用带压移架的方式可以最大限度降低顶板产生松动的几率，并有效缩小空顶的面积。在顶板的空处设置木垛，也可采用其他替代材料进行补充，在破碎带的顶板层应用锚杆来进行加固，或者钻孔后采用化学胶结性溶液灌注。在断层的开岩巷和顶板的位置，用普通锚杆加以支护即可，在两旁则使用木锚杆，并且要将沿断层开掘的巷道宽度控制在合理的范

围内。

过陷落柱过程中使用控制爆破方法，同时使用采煤机将煤矸石清除，将工作面陷落柱范围中的高度尽量减小，高度保持在可以通过机械设备的最小限度，这样既可以保持支架的灵活性，同时也可以降低煤矸石的开采量。在陷落柱地段和工作范围内的连接处，也要控制好采高的长度标准，确保支架和输送机可以相互协同应用，提高综采工作面的施工效率。在陷落柱两边的作业地带，在设置时需提前将支架移开，而在陷落柱周围则随后移架，可以利用铁管或者木板梁插进梁壁，然后使用采煤机将煤矸石全部清理后再移架，以有效降低煤矸石漏掉几率。

过褶皱地带的方式主要是利用采煤机的下切或者留底、割顶的作用，促使顶板表面形成较为缓和的曲面，为采掘设备的进出提供足够的空间。当褶皱的幅度非常大时，将工作面的进行方向和背向斜轴保持垂直状态，在运行的过程中，工作面中的煤岩壁方向还要有一定的起伏度，有助于液压支柱可以持续作业。

通过旧的巷道时，先将原有的支架进行加固处理，支柱较少的部分要添加新的支柱，也可以采用搭建台棚的方式来提高稳固性。支柱的类型选用单体液压支护较为理想。当巷道出现冒顶情况时，采用木垛接顶的方式加以解决。进行分层采掘过程中，事先铺好顶网，以提高施工的安全性。旧巷道的围岩稳定性较强时，开采工作面直接通过即可，此时的矿压也比较正常，而当矿压非常不稳定、且强度较大时，工作面的角度要和旧巷道保持一定的斜度，采取逐渐通过的策略，并在巷道和工作面的交界处采用木垛支护，同时提高工作面内部支护力度。落煤过程中尽量采用震动爆破方式，从而降低对巷道顶板的损坏程度。若煤层比较松软，利用镐具开采，减小巷道的震动。综采工作面和旧斜巷道的控顶区域较大时，导致顶板的压力比较集中，因此要添加支柱提高支护强度。

若旧巷道位于综采工作面的上方，确保用来托顶的长木梁的宽度要超过旧巷道宽度，才能提高支护的强度。将长木梁的一头伸进煤壁梁窝内，并打上贴帮柱，再使用木料刹紧，沿着斜上方架设台棚。在旧巷道推进的速度要快，以便降低对顶板的压力，采掘与支架同步进行，以减小控顶的面积，缩短控顶的时间。

2 顶板管理的有效策略

综采工作面作业中提高对顶板的施工管理水平，对保证开采环境的安全性意义重大。先要科学制定综采区的巷道布置方案、确定好开采的程序、采用适宜的支护方式、采用高效的管理方法，并根据综采工作面的特点和工艺特征，选择管理的具体步骤。

在风机两巷支护与超前上下端头的支护时，支柱的设计要采用“先支后回”的方式，不能将支护结构提前拆除，对已经出现损坏的支柱要及时更换，防止对综采工作面造成安全威胁。与煤壁相邻的冒顶处，要根据工况特点选取最为恰当的支护方式。有时要依据底板岩层的性质，来判断使用正悬臂交接顶梁还是倒悬臂交接顶梁作为支撑结构。爆破时注意控制装药量，防止将施工设备损伤，在上下端的出口位置要增加支护结构，选用木垛支护的方式，运用迈步台棚提升支护的侧应力。针对放顶线附近的部分冒顶位置，使用科学的回柱方式，即先支后回，顺序是自上向下、从里至外。将支柱和回柱之间的距离设定在15米以上，于挡头位置打上稳定结构的隔离柱。拆除支柱后若顶板的压力很大，则不能强行回柱，需在拆除支柱的近旁打好临时支护，再进行回柱，回柱后拆除临时支护。当直接顶板的岩层为大块时，回柱产生冒顶现象，要先切顶，强制放顶，若岩层中大块的尺寸超过了顶板的步距，容易导致采掘支架不稳定，从而发生冒顶事故，所以要适当加大控顶距离，或者使用倒悬壁交接顶梁进行施工。

综采工作面的地质条件差异也是造成局部冒顶的原因。在对运输巷道和通风巷道施工时，为了防止对复合顶板的损坏，使用伪顶倾斜的方式，可以最大限度加强阻力。对采高和控顶的距离要依据标准来定，煤层较厚的采掘作业，首幅的采高要控制在2米之内，其余的要控制在2.4米之内，末幅的高度不能大于2.2米。控顶距离开帮工作面的距离不能超过5.5米，开采工作面的距离小于或等于4.5米，最小距离为1.5米。开采过程中采用稳定的支架结构提高支护的力度，例如可以使用棚支护、树脂锚杆支护、交接顶梁十字交叉法支护等，以确保采掘环境的稳固性，为施工人员提供安全的作业

环境。

综采工作面支柱处发生冒顶问题，为增强支架的初撑力，适宜使用整体式支架，或交接顶梁，实行初次放顶之前，要先设置好金属网，对下层煤进行采掘时，开切眼的布置方法采用内错式。在综采工作面上下的出口处加固支护，使用木支护结构一定要打紧、打严，以提高顶板的管理水平。

3 结语

综上所述，煤矿开采的过程中，综采工作面的施工质量对整个工程的安全和效益起着至关重要的影响，为了提高开采的效率，就要在实践中根据矿井的地质情况，选择最为适宜的开采方式，并做好相应的施工管理，从而提高煤矿开采的整体经济效益，也为操作人员创造更为便利的作业环境。

参考文献

[1] 张连伟.综采工作面过断层采煤方法与顶板管理[J].科技创新导报，2012，（11）.

[2] 罗军爱.综采工作面过断层采煤方法与顶板管理分析[J].广东科技，2013，（25）.

[3] 樊秀志.旧采残煤区采场围岩控制技术研究[D].太原理工大学，2013.

[4] 刘艳辉.大采高综采和综放工作面矿压显现特征的对比研究[D].河南理工大学，2012.

[5] 林光侨.浅埋煤层采场矿压规律及支架合理工作阻力研究[D].中国矿业大学（北京），2013.endprint