深井急倾斜三软煤层大采高综采工作面顶板控制技术研究

史 青（肥城矿业集团单县能源有限责任公司,山东 单县 274300）



深井急倾斜三软煤层大采高综采工作面顶板控制技术研究

史 青
（肥城矿业集团单县能源有限责任公司,山东 单县 274300）

摘 要:针对极松散“三软”煤层采场顶板控制的困难，“注”、“固”、“支”、“背”的顶板管控方法，采取了“加强护顶、护好底板、控制片帮”的一套系统的顶板控制措施。结今现场实测分析，对控制方案的合理性进行验证，保证安全高效回采。

关键词:三软；大倾角；顶板控制

0 前言

陈蛮庄煤矿该煤矿位于单县李田楼乡谢楼以西，马草庙以东，煤层厚度平均约5米，井田可采面积26平方公里，可采储量约7300万吨，煤种以焦煤为主，具有优良的煤质特征，是理想的炼焦配煤和优质动力用煤。主采煤层埋藏深、倾角大、煤层和顶底板强度较低，工作面开采时设备稳定性差、煤壁片帮、冒顶现象严重。3206工作面为本矿首采工作面，工作面标高为-892.5～-768.9m，该工作面井下位于3200采区内，DF41断层以北，DF37断层以南，DF27断层以东。北邻3402工作面未采动，南邻3204工作面未采动。3206工作面具有倾角大（23°～50°）、厚度变化大（1.6m～5.5m/3.6m）、煤层软、顶板较破碎，节理发育、构造较多、煤层赋存条件极其复杂等特点。工作面倾斜长度191m，走向长度1190m。采煤方法为走向长壁综合机械化开采。自2014年6月份工作面推采进入异常区，煤层赋存条件变化大，构造多，顶板及其破碎，面前片帮、漏顶严重，造成支架初撑力不足、挤架、歪斜，回采单产长期徘徊不前。

1 片帮严重顶板破碎段顶板及煤壁控制方法

摸索出了一套适应矿井特点的“三软”煤层顶板治理方法十分重要，在长期生产实践中我们摸索出“注”、“固”、“支”、“背”的顶板管控方法。

（1）提高支架初撑力。每班安排一名工人对支架补注初撑力，记录数据上报区对。保证顶板压力作用在支架上，避免作用在煤壁上，造成煤壁片帮，引发面前冒顶。

（2）对顶板破碎片帮严重段煤壁注浆加固支护.通过注入高水速凝材料充填破碎围岩的裂隙，加上注浆材料的粘结作用，可显著提高固结体的强度和刚度，围岩的破坏由原来强度较低的弱面、裂隙控制转变为由强度较高的固结体控制。运用高水速凝材料对巷道两帮塑性区、破裂区煤层注浆加固，加固圈厚度可达2～3n，固结体强度达2-3MPa，显著提高了破裂区、塑性区煤体的残余强度，保持两帮稳定。煤壁注浆加固后不但提高了煤体强度，因此，注浆加固控制极软煤层围岩变形、保持围岩稳定效果显著。积极探索与中国矿大合作实验“棕绳+注浆”加固方案，“棕绳+注浆”煤壁柔性加固机理是通过浆液使具有一定刚度和伸长率的棕绳很好的附着在煤体内，形成全长锚固，实现对煤体加固，同时棕绳能够适应采动引起的煤壁大变形，还要阻止破碎煤体的片落。

（3）超前分析预判，结合物探资料矿组织技术、地测等相关专业人员对工作面进行不间断会审、分析，对工作面与异常区交叉点及有片帮漏顶段进行超前用锚杆和锚索结合起来防止上覆岩层发生离层，对局部进行加固，效果很好，可以作为特殊地段的局部支护。

（4）对顶板冒落造成支架接顶不实、初撑力不足支架段用板棚、道木打井字形木垛，木垛下铺设金属网进行背顶，防止顶板继续抽冒引发更大的冒顶事故。每班对支架前梁接顶情况进行重点检查，发现接顶不实支架立即调整支架平衡油缸，使其上仰角符合规定要求，接顶严实，顶板形成高低差，无法通过平衡油缸调整接顶要采取道木、板棚背顶进行处理。

2 端面顶板及煤壁控制措施

（1）加强液压支架等设备的维修管理，保证支架工况良好。检查液压支架支架掩护梁、底座是否有开焊、断裂现象。

（2）及时移架并提高支架初撑力，保证支架接顶良好。

（3）来压期间加快工作面推进，减少较高的支承压力作用于顶板与煤壁的时间。生产班每班观察周期来压情况，准确掌握来压步距，来压时要组织快速推进。来压时工作面严格按支架操作的基本要求操作，液压支架梁端距应不大于300mm。在顶板比较破碎、有冒顶现象时，应采用超前拉架法，超前于煤机将支架拉出，采煤机割到此处时沿顶梁下边缘走，将破碎顶板护住。

（4）加强支架护帮板的管理工作，保证支架护帮板的有效使用。工作面各工种工作人员都必须经常观察煤壁、顶板情况以及支架护帮板的使用情况，支架拉出后要及时打出护帮板紧护煤壁。

（5）工作面、上、下安全出口处理帮安、冒顶的安全注意事项

1）发现有片帮征兆要及时处理，严禁在不处理的情况下进行作业。2）清煤工在清理支架前的浮煤时，必须随时观察煤壁情况，严禁背对煤壁作业。3）采煤机割煤时采煤机司机严禁站在支架前，且采煤机司机必须站在支架走道板内作业，采煤机割煤时人员不得在架前行走，必须在支架内行走。4）工作面在停产放假等特殊时期，进入煤壁作业必须进行逼帮处理。上下两巷的超前支护必须及时有效，不得有空顶现象。5）当冒顶集中在某个区域时，可在该区域进行进刀措施，并在冒顶范围内超前拉架，直到支架的前梁顶住煤壁，多进刀时必须保证支架的整齐。6）当工作面冒顶，支架工操作支架时，必须及时调整支架的工作位态，保证支架顶梁与顶板平行支设，防止损坏支架。同时冒顶区域必须由一人操作，不得多人同时操作支架。7）机组司机必须合理的降低采高，采高严格控制在3.2米左右，防止出现前梁不接顶，而造成冒顶事故的扩大。

3 结论

通过对大倾角三软煤层分析，结合陈蛮庄矿的实际情况，提出了一些相关的控制加固顶板的措施，并以陈蛮庄矿3206工作面为实例做了效果验证目前的这些措施还不能完全满足需要，但现阶段保证了工作面正常推采及安全生产。

作者简介：史青（1988-），男，山东肥城人，主要从事：采矿专业技术工作。

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.02.064