“三软”煤层顶板控制探析

王杰

(太原理工大学,山西太原 030024)

“三软”煤层顶板控制探析

王杰

(太原理工大学,山西太原 030024)

对于煤矿企业来说,煤矿井下采掘工作面顶板的管理是重点也是难点,因顶板管理不善而引发事故人员伤亡几乎占到井下所有事故死亡人数的40%,为确保煤矿安全生产,必须从多个层面分析顶板事故发生的原因,加强煤层顶板管理,杜绝安全事故的发生。“三软”煤层因顶底板岩性条件变化大,复合顶板条件下围岩表面破碎,整体性差,支护困难,因此更应该做好顶板控制工作,确保煤矿安全生产。

“三软”煤层 顶板 控制

随着开采水平进一步向深部延伸，很多矿区进入深部开采后矿压显现越来越严重，尤其是采区上山巷道受采动影响造成巷道变形破坏严重，局部巷道底鼓严重。不少矿区的煤层顶底板普遍为泥岩、炭质泥岩和砂质泥岩，单轴抗压强度为6.9-56.6MPa，变化大，硬度系数为0.52-0.69，顶板分类多属Ia类，属于典型的“三软”煤层，顶底板管理难度大。上山变形破坏的机理以及保护煤柱宽度的合理确定成为目前很多矿区急需解决的一大难题。再加上不少矿井上山保护煤柱留设不合理，导致上山巷道严重变形、破坏，反复维修，甚至影响巷道的正常使用。另外上山保护煤柱的宽度，各矿留设不尽相同，没有一个相应的标准与规范，要么导致煤炭资源的极大浪费，要么造成上山巷道受采动影响剧烈，没有达到保护上山巷道的目的。因此本文重点探索“三软”煤层的顶板控制技术，为确保煤矿安全生产提供有力的理论支持。

1 顶板事故的发生主要原因

(1)由于采煤生产中不断要进行机头机尾的移置工作，在拆除旧支柱设置新支柱时，已经断裂的顶板可能进一步松动冒落；和回采工作面相连的一段巷道支架的支撑力小，很难控制直接顶的下沉甚至破碎，回采面的不断推进在拆卸过程中破碎顶板可能冒落。

(2)掘进破岩后顶部有与岩体失去联系的岩块，如支护不及时而造成冒落，或者掘进工作面附近支护部分顶部有与岩体失去联系的岩块，一旦失效就会造成事故。

2 “三软”煤层顶板控制技术

2.1 强化监控工作面矿压,合理地管理顶板

创建和完善矿压预报和顶板监测机制。在每一个班次上，采煤区都设置观测者，仔细地监控矿压，技术科设置矿压组，担负监控采煤工作面的矿压，定期地指导和抽查，在每个月的时候进行归纳和提出合理化的建议或者是意见；监测者真正地注重五个过程，即检测、补改、验测、填报、处理，确保数据监测的稳定性与真实性，实时地整改出现的问题，对观测记录进行仔细地填写，实时地将矿压的监控现状汇报给矿总工程师，区干部实时地执行领导阅示的建议意见；认真地根据“重点监控特殊点、异常段、重点区，选测监控正常生产，加强监控初放期间，棵棵监控装面收作”原则，进行合理和科学地布点，实施有目的性地监控；遵循初撑力为先之原则，凭借阻力论安全，通过数据对生产进行有效地指导，实现管理的科学性；平时检测的内容是顶板状态参数(端面冒高、顶板台阶下沉、顶底板移近量)，支护参数(涵盖支柱钻底量、支柱末阻力、支柱初撑力等)、实际测量顶底板移近量的过程中，以顶板的动态以及末排和首排支柱的差值最作为标准。

2.2 增强支柱的支护,保障支架的可靠性以及安全性

针对炮采工作面而言，工作面顺利回采的根本是支架的可靠性与直接顶的完整性，在应用单体液压支柱的工作面，除了确保基本支柱跟需要相适应之外，需要努力借助独特的支架使得支架的可靠性与支护强度增加。一是在周期来压和老顶初次来压期间，实施的策略是顺着放顶线里侧将一排戗棚打上。工作面支架不仅仅顺着走向的趋势，还顺着倾斜的走向趋势，有着可靠性与整体性的特点，并且也使得顶板的下沉减少。二是放炮支护借助超前挂梁背顶，将一排临时贴帮柱实时地打好，如此不但能够避免老顶和直接顶的煤壁片帮以及离层情况的出现，而且还能够使支柱运行阻力与支架承载能力提高，以使老顶和直接顶间的摩擦阻力增加，避免老塘侧抽顶，以有助于直接顶完整的维护。此外，在在工作面的一系列支柱实施穿柱鞋，在需要的时候下底梁，以避免支柱的钻底，在行人道上，借助笆片和塘材将行人台阶档好，以避免因为底板松软行人而导致的底煤下流，避免支柱的倒棚和失脚，进而保障工作面回采的顺利进行与安全性。

2.3 遵循循环正规作业,以使工作面的推进加快

避免冒顶的关键性策略是循环正规作业。工作面循环顺利，较快地推进，悬露顶板的压力小、时间短，支架受力就小，这有助于对顶板进行控制。不然，冒顶就会出现。结合实际工作经验，在工作面一天一个循环的情况下，相同观测位置顶板的下沉量大大地减少。因此，遵循循环正规作业的原则，可以使工作面的推进速度增快，从而使得顶板下沉量大大地减少，以及使工作面的工作现状得以改进和完善。

2.4 严把工程质量管理,避免出现顶板事故

务必根据作业规程的要求实时地支护工作面，不允许空顶进行。务必牢固地架设任何的支架，不允许将支架架设在浮矸或者是浮煤上，支柱应当迎山有力，将大棚档消灭，确保支柱具备充足的初撑力。实时地更换或修复出现失效的支架以及损坏和碰倒的工作面。在爆破工作面之后，应实时地挂梁过顶，尽可能地使悬顶的时间缩短，齐梁安置金属铰接顶梁，过顶时增加搪材与借助双笆，且全面地封闭采空区和工作面煤壁、顶板。倘若工作面发生顶梁端面距过大、煤壁片帮、顶板破碎的情况，务必事先掏窝挂梁护柱顶板，避免工作面的抽顶、冒顶。

3 结语

总而言之，对于“三软”煤层顶板的控制来讲，只要有效地统一实践以及理论，因地制宜，结合巷道矿压与围岩的特性，科学地选用支护参数，凭借科学技术，实施创新，强化管理，以及实施有目的性的策略和方法，就能够搞好“三软”煤层顶板的控制，最终促进综放工作面的顺利采掘，并且大大地减少和防止出现事故，推动生产的安全性。

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[4]李风林,袁锡泉,倍长瑜.“三软”煤层采煤面的顶板管理经验[J].矿山压力与顶板管理,2009,(02).

[5]王晓平.煤矿采煤工作面顶板事故原因及其防治措施研究[J].中小企业管理与科技(上旬刊),2010,(07).

王杰(1981—),男,汉族,山西大同人,2003年7月毕业于中国矿业大学数力系数学与应用数学专业,现在山西兰花科技创业股份有限公司大阳煤矿分公司从事采矿技术与管理工作。