阳煤一矿大采高工作面顶板管理及研究

龚雪

（阳泉煤业（集团）有限责任公司一矿，山西阳泉045008）

阳煤一矿大采高工作面顶板管理及研究

龚雪

（阳泉煤业（集团）有限责任公司一矿，山西阳泉045008）

对阳煤集团一矿S8310大采高工作面回采过程中顶板管理进行了总结和探讨，通过对工作面初采阶段、过构造阶段、正常回采阶段、末采阶段及采场围岩控制等采取一系列针对性措施，有效的控制了顶板管理，为工作面安全高效生产创造了有利的条件，也为阳泉矿区大采高工作面顶板管理积累了经验。

大采高；顶板管理；研究；支护

0　引言

S8310工作面作为阳煤一矿第一个大采高工作面，集团公司以及矿上对顶板管理高度重视，除了与中国矿业大学合作开展了大采高工作面矿压显现规律和采场围岩控制研究项目来预测大采高工作面顶板变化情况外，同时还成立工作面顶板管理及矿压观测领导组，明确各单位职责，加强顶板监测监控。制定并实施了工作面初采阶段、过构造阶段、正常回采阶段、末采阶段，以及采场围岩控制等详细的顶板管理制度和措施，保障顶板安全。

1　初采期间顶板管理技术

（1）初采前必须将工作面煤壁的塑质锚杆托板、螺帽取掉。初采前30 m以调整工作面采高为主，30 m后工作面采高必须达到6.3 m，机组司机必须放慢采煤机速度，以防割支架顶梁或护帮板，同时密切注意机组及煤帮变化情况，发现异常及时退出机组进行处理，确认安全后方可再次开机割煤。

（2）初采期间严格执行初采技术措施中的顶板管理规定，采煤机司机要割平顶、底板，严格按照规程要求控制好采高，调节好支架中心距和支架的几何形状，达到“三直、二平、一净、两畅通”的要求，拉架滞后后滚筒3～5架；保证每架初撑力不低于10 128 kN；伸缩梁使用到位，及时伸出伸缩梁及护帮板，且滞后后滚筒不超过5架；当伸出伸缩梁以后端面距仍大于0.8 m时，要及时提前过架。

（3）加强对进风巷、回风巷及工作面上、下端头顶板的观察，工作面上、下端头及超前维护范围应严格按照回采作业规程规定加强支护，且支护完好；进风在靠煤柱帮20 m范围内支设两排点柱，回风超前支护采用四组ZCZ10000/26/45型超前支架支护；进风端头、超前支护使用单体柱支护时，必须进行现场压力监测，且单体柱的初撑力不得低于11 MPa，回风端头支架和超前支架的移动步距必须协调一致，要最大限度地减小两个顶梁之间的间隔距离。拉架时首先将第一组支架推前后使其达到初撑力要求，再将第二组支架降到合适高度（20 mm）向前拉架，严禁两组支架及机尾的端头支架与超前支架同时降下［1］。

（4）工作面顶板破碎时，支架工拉架时应追机带压拉架，且此时不得采取自动拉架方式拉架，拉架滞后机组上滚筒1～2个架。移架要做到少降、快拉、快升，保证及时支护顶板。在移架时，人员必须站在安全地点，当顶板不好或片帮严重时必须提前拉架，当工作面出现局部冒顶时，应采用由冒落区两侧向冒落区中部提前过架的方式过架，逐步缩小冒落区的冒落范围，当工作面连续3架冒落高度超过1 m，片帮深度超过3 m时，必须提前过架将护帮板全部展开。机组司机控制好机组速度，与拉架速度相适应，避免造成工作面大面积空顶，另外采煤机割一架收一架前探梁及护帮板，严禁成组或超前将护帮板收回。

（5）初采期间，由于在大采高工作面采高控制方面没有经验，加之首次接触丈八煤直接顶，对顶板控制没有引起足够重视，对支架的自动补液功能认识不到位，12月16日0点班80架发生冒顶事故，流下来大量矸石压住工作溜，清理工作溜的煤矸并对工作溜开关整定参数重新调整后，工作溜恢复了正常运行，影响时间一天。12月21日0点班72～82架再次大量流矸，共造成两次冒顶流矸压溜事故，事故发生后研究制定了应急处理措施：首先，在顶板破碎区域打锚索，冒落在破碎区域5 m范围内打锚索锁口防止冒顶区域扩大，冒落区先注填充剂（罗克休），充实后再注胶（煤岩体粘合剂）构置假顶，采取此措施通过冒落区段；其次，决定采用“降采高，割直接顶，掩底煤”的方法来控制顶板，采高基本控制在5～6 m之间，随着顶板的进一步好转逐渐加大采高并全部开启了自动补液功能，变被动支护为主动支护；再次，根据现场实际情况临时调整了采煤工艺，由以前的割煤—拉架—顶溜“变为”割煤—顶溜—拉架，最大程度地缩小了工作面空顶时间。采取措施后工作面支架初撑力合格率达到95%以上，降低了工作面的片帮程度，有效的控制了顶板［2］。

（6）工作面初采期间，地质科根据相关地质资料提前预测前方煤层赋存及顶板变化情况［3］；生产技术科要作好矿压观测工作，掌握工作面初次来压、周期来压情况。初次来压前及来压期间，拉架工必须将支架手动升紧达到初撑力，泵站压力必须达到37.5 MPa，支架工移过架后必须利用平衡千斤顶调整支架支护状态，确保支架接顶严实，梁端距不超规程规定且开启自动补液功能。

2　工作面过构造期间顶板管理技术

（1）顶板破碎、冒落区域边缘打注锚索。阻止了顶板冒落区域的扩大、延伸，注胶量明显减少（一般冒落区域要注胶100桶左右，打注锚索后，冒落区域不再扩大，注胶30～50桶便可维护顶板）。过构造期间工作面倾斜角度最大达-18°，走向角度-15°，受此影响，冒落边缘采取主动支护后，在顶板稳定的情况下，集合现场以及煤岩走向情况，结合采取放炮压顶的方法，适当平缓、调整工作面推进角度，尽量避免过构造期间工作面倾角大，导致采煤机超负荷运转以致引发采煤机事故的不利局面。

（2）通过在煤壁打注玻璃钢锚杆，有效控制了煤壁片帮问题。大采高工作面日常就有煤壁片帮问题现象，受构造影响片帮现象更加显现，最严重时工作面40余米范围出现大面积片帮。打注玻璃钢锚杆后，煤壁片帮现象得到缓解、控制，大大降低了人员在构造区作业时的不安全系数，且最大限度保证了煤壁的完整性，利于顶板维护［4］。

（3）通过对顶板破碎、冒落区域加注煤岩体加固剂，塌顶、片帮现象明显减少，同时减少支架蓬顶工作量，有效增加机组开机时间，减轻员工劳动强度，减少人员进入煤帮次数与工作时间，有效提高工作人员安全系数。

3　末采筑拉架巷期间顶板管理技术

从工作面剩余20 m开始，正式进入末采筑拉架巷阶段，历时22天，工作面末采筑拉架巷工作顺利完工。

（1）末采前，搞好工作面工程质量，保证采高控制在5 m。支架升平，做到“三直一平两畅通”，要对支架的各种管路、阀组、千斤、立柱进行全面的检查，确保齐全完好。头尾进度要严格按停采联系单停采。

（2）拉架巷采用ϕ17.8 mm×5 200 mm锚索配合600 mm 14#槽钢、柔性网（规格：22 m×47 m，共5卷）、金属网沿工作面倾向全长联合支护工艺。拉架巷净高5 m，净宽4 m。共布置6排锚索，拉架巷布置5排，支架前探梁压1排。拉架巷筑完后，工作面煤壁帮全长打四排帮锚杆，用木托板压紧柔性网。

（3）顶板条件好时，工作面拉架巷每做出20 m停机闭锁工作溜，将护帮板打到位，临时支护，然后进行打锚索作业。顶板压力大时，每割煤5架停机闭锁工作溜，然后打锚索作业，打锚索作业完毕后再进行下一循环。直到第六排锚索打起，做出拉架巷为止。临时支护规格：用DW45-300/110单体柱配合2 m板木梁维护顶板（板木梁规格：1/2ϕ0.2 m×2 m）紧贴煤帮支护，一梁两柱，柱距1 m，板木梁沿倾斜方向布置。顶板破碎压力较大时，必须将锚索间距缩小到0.8 m，如果锚索打不住时，在顶板破碎区域采取注胶措施，待顶板稳定后再进行打锚索作业。

（4）特殊情况下，遇顶板下沉呈锅底状冒落，必须在顶板和金属网间用板木梁等将该处顶板勾紧盘实，然后再打锚索托住板木梁，如果大范围的顶板破碎或冒落高度大于1 m无法打锚索时，则采用注胶措施，再进行打锚索作业［5］。

4　总结

（1）工作面从切割巷推进30 m范围内为初采阶段，在此期间生产过程中工作面支架必须拉成一条直线，并保证全部达到初撑力；工作面来压时严格按支架基本操作要求进行，根据实际情况，选择合理的拉架方式，加强工作面及两巷支护，加强矿压观测，回进风巷道超前支护必须达到初撑力要求，防止来压时造成顺槽顶板冒落。各班相关负责人员以及现场安监员要密切注意观察老顶来压情况，确保初采期间落山顶板顺利垮落。

（2）工作面大倾角下坡期间，保证支架初撑力，控制好顶、底板工程质量和两巷推进度，防止出现倒架、咬架、溜子“上窜下滑”、凹溜、漂溜、安全出口不畅等现象，确保顺利通过大倾角坡度段。

（3）工作面在过构造期间，提前在构造区段及边缘，对煤岩体注浆加固，改善构造顶板及两帮的围岩及煤体抗压、抗剪强度，确保过构造期间的顶板安全。

（4）加强受动压影响巷道顶板管理，工作面回采期间受采动动压影响采取超前工作面20 m范围内加强支护，进风超前采用单体帽柱支护管理顶板，回风超前采用四组ZCZ10000/26/45四柱两列式中置式超前支护支架管理顶板。

（5）通过对S8310工作面回进风巷道及工作面的测站的顶板形变量监测和矿压监测加强顶板管理，出现顶板下沉严重、矿山压力显现加剧时，必须及时采取措施维护顶板。对采动影响区域，提前采取打补强锚索和加支单体柱加强维护巷道顶板。

（6）工作面正常生产过程中，工作面泵站压力要达到规定要求，加强支架等设备的检修，支架出现窜、漏液等现象时，必须及时进行处理。若工作面顶板破碎或支架梁端距超过规定时，必须提前过架或打出护帮板及时控制顶板；若遇顶板破碎易冒落时，应在采煤机割过煤后立即带压移架或隔架移架。支架工每次拉过支架后必须将支架升紧达到初撑力10 128 kN，展开护帮板；支架成一直线，其偏差不得超过±50 mm，中心距偏差不超过±100 mm；相邻支架间不能有明显错差，支架不咬、不挤，架间空隙小于200 mm。局部出现片帮，深度不超过1 m时，必须及时拉超前架或伸出前探梁，保证支架梁端距不超过作业规程的规定。工作面片帮深度超过1 m时，支架工要追机移架，拉架滞后机组上滚筒2～3个架，移架要做到少降、快拉、快升，保证支架有效及时支护顶板，移过架后要及时拉超前架并伸出前探梁，展开护帮板。采煤机司机与收护帮板人员配合作业，割一架收一架，严禁成组或连续多架收护帮板，要密切配合控制好煤壁片帮。

［1］胡国伟，靳钟铭.大采高综采工作面矿压观测及其显现规律研究［J］.太原理工大学学报，2006（02）：127-130.

［2］王贵虎，周更廷.大采高倾斜长壁综采面矿压显现规律［J］.矿业安全与环保，2005（03）：56-58.

［3］宋建国.大采高综采面矿压显现规律研究［J］.矿山压力与顶板管理，2005（02）：19-21.

［4］马振虎.大采高综采工作面矿压显现及其控制［J］.煤炭工程，2005（07）：73-74.

［5］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（01）：7-11.

Yangmei No.1 Mine Large Mining Height Working Face Roof Management and Research

GONG Xue
（Yangquan Coal Industry（Group）Co.，Ltd.，No.1 Mine，Yangquan045008，China）

This paper summarizes and discusses the roof management in the mining process of S8310 mining area of Yangmei No.1 Mine. The paper adopts a series of measures to control the roof management，which can effectively control the roof management.It also has accumulated experience for the roof management in Yangquan mining area.

large mining height；roof management；research；support

TD327.2

A文献标识码：1009-9492（2015）12-0156-03

10.3969/j.issn.1009-9492.2015.12.047

龚雪，男，1985年生，山西大同人，大学本科，工程师。研究领域：采煤生产技术管理。

（编辑：王智圣）

2015-11-20