采煤工作面支护设计及顶板控制措施

李张晋

（山西兰花集团莒山煤矿有限公司，山西 晋城 048000）

1 F313工作面概况

F313回采工作面地表大多为农田、山坡。F313回采工作面西北为3#煤大巷保安煤柱，西南为ZF3061巷和3#煤回风开拓探巷，东北为六采区集运巷（已回采），东南为原3302工作面、F312回采工作面（已回采）。开采的3号煤层位于山西组中下部，煤层赋存稳定，煤层总厚度6.04m。工作面最大盖山厚度166m，最小盖山厚度137m，平均152m。

3#煤层基本顶为粉砂岩，厚10.10m，直接顶为3.54m厚的泥岩，直接底为0.96m厚的砂质泥岩，基本底为4.45m厚的细粒砂岩。工作面地质构造简单，层理一般，节理较发育。煤质较硬，煤层倾角1～8°。

2 顶板支护设计

2.1 F313工作面支护设计技术

（1）液压支架支护强度验算

① 工作面合理的支护强度

式中:

Pt-工作面合理的支护强度，kN/m2；

h-采高，2.3m；

r-顶板岩石容重，2.5t/m3；

k-工作面支柱应支护的上覆岩层厚度与采高之比，一般为4～8，该处取8。

② 工作面选用ZZS3800/15.5/25型支撑掩护式支架，支护强度为0.67～0.71MPa，大于计算的支护强度。

（2）工作面支架布置形式

工作面使用ZZS3800/15.5/25型支撑掩护式液压支架59架，ZZS3800G/15.5/25型支撑掩护式液压支架4架，支架编号管理，从工作面机头至机尾的支架编号依次为 1#、2#、3#……61#、62#、63#。支架最大控顶距4385mm，最小控顶距3785mm。

2.2 顶板安全控制技术

（1）顶板支护方式，见图1。

① 工作面回采期间，支架初撑力不得低于25.5MPa。

② 支架要排成一条直线，其偏差不超过±50mm，支架中心距1.5m，中心距偏差不超过±100mm，架间间距＜100mm。

③ 支架与输送机垂直，偏差应＜5°，垂直于顶底板，歪斜角＜5°。

④ 支架顶梁与顶板平行支设，其最大仰俯角＜7°。

⑤ 支架端面距不大于280mm，支架完好，不漏液，不窜液，不失效。

⑥ 相邻支架无明显错差（不超过顶梁侧护板高的2/3），支架不挤、不咬，架间空隙不超过100mm。

⑦ 工作面两端头第一组支架与巷道支护间距不得大于0.5m。

图1 工作面支架布置示意图

（2）工作面初采安全措施

① 工作面在设备安装结束后，先回收工作面煤帮侧木柱腿，然后试生产。

② 回撤煤帮侧木柱腿时，必须闭锁工作面煤溜。木柱腿全部回收至回风巷靠帮整齐堆放，并及时回收至井上木料厂。

③ 工作面试生产过程中，必须严格控制割煤速度，调整工作面煤壁、煤溜和支架间距，达到质量标准化要求。

④ 试生产结束后，由综采队提出验收申请，经调度室、生产技术科、机电科、通风科、安全科、安标办、水文地测科、运输管理科等相关科室统一验收合格后方可正式生产。

2.3 其他措施

（1）移架工应按操作规程跟随采煤机及时移架。移架前，要清扫干净架内、架间的浮煤。移架时，左、右相邻两组支架的范围内严禁人员停留。

（2）回采过程中液压支架的安全阀、压力表要定期进行检修。

（3）工作面分上、中、下三个测区在支架上安装矿用数字压力计，加强支架压力监测。

（4）工作面液压支架活柱伸缩量不小于200mm。

3 结语

根据F313工作面实际情况，对顶板支护进行了合理的设计，提出了顶板控制管理方法。在工作面推进过程中，选定的液压支架能够较好的适应现场条件，应对初次来压和周期来压都比较顺利，未发生顶板下陷、支架受损等情况。