关于综采工作面破碎顶板控制的研究

王晓丹

摘 要：煤矿开采过程中所处地理环境较为复杂，在加上其他方面因素的影响，综采工作面顶板面临极大的压力，一旦产生破碎现象就会给生产造成安全威胁。鉴于此，文章对综采工作面破碎顶板控制方法进行探讨。

关键词：综采顶板;工作面;顶板破碎;破碎控制

引言

通过实际的调查发现，我国大部分煤矿行业的煤层顶板由多种材料组成，其中包括泥岩、页岩、煤等，但是顶板具有一定的复杂性和层次性，为此在很多煤矿行业当中使用的都是复合顶板。顶板在实际的使用过程当中会受到很多因素的影响，出现裂隙后期难以进行恢复，自身的抗弯能力较弱，在顶板的各个层面经过离层之后，对顶板的管理变得更加困难。

1 综采工作面破碎顶板产生的主要原因

首先，煤壁片帮严重。受断层应力、回采压力影响，工作面回采时位于工作面前方15m范围内出现应力集中现象，对工作面煤壁作用力加大，造成煤壁出现剥离破坏，出现片帮现象，通过现场观察发现，煤壁片帮范围位于工作面顶板往下1.5m范围内，煤壁片帮后致使端面空顶距加大，导致端面顶板出现破碎现象。其次，支架支护效果差。由于工作面进入断层应力区，顶板出现破碎现象，造成支架支护效果差，支架初撑力、工作阻力达不到额定值80%，支架顶梁与破碎顶板接触不严实，在移架后支架出现后倾现象，支架前探梁对顶板起到局部支撑作用，顶梁与工作面煤柱对端面处顶板产生剪切破碎，导致端面空顶处顶板破碎现象。

2 综采工作面破碎顶板处理的有效对策

2.1处理局部冒顶

如果复合顶板发生局部冒顶现象时，矸石会从冒落区沿着煤帮往下流，顶沿煤帮的冒落在一定程度上也会导致矸石往下流。因此工作人员要合理地利用探板进行支护或者打撞楔的办法进行处理。工作人员可以在冒顶处对顺山棚进行架设，在削尖的前段使用打撞楔的木楔长度必须保持一致，之后要将木楔放在棚梁上，可以将方木块在末端的位置进行垫入，用锤子将煤帮打入顶板的垮落部位，最后再将支架移去，棚退撤去，顺山棚梁能够经过支护梁进行托住。

2.2破碎顶板煤巷架棚支护的施工

整个破碎顶板煤巷架棚支护的施工分为三个阶段，分别是开工前、班中和放炮后，在每一个阶段需要按照操作规程进行施工，对于敲帮问顶，发现危险隐患时要随时的进行记录，找出解决问题。根据围岩的性质和掘进工艺来采用相应的支护形式，这样能够合理的保证整个破碎顶板煤巷架棚支护的安全性。如果发生隐形的危岩，必须要将空顶的距离进行缩小，同时也要采用临时支护和锚杆支护的方式进一步保证其安全性。在对顶板破碎或者煤壁较软的地方，需要根据其地质条件在正常的掘进情况下，采取震动炮的形式用掘进机进行掘进，这种方式能够提升掘进的有效性，同时也可以在放炮前增加相应地的支架来进行支护。如果发生危险，要及时的采取有效措施，保证顶板的安全性。对于炮掘工作来说，需要对整个岩石进行振动，所以要控制好装药量以及放炮的顺序，在前后都需要对周围的岩石进行了解，通过破碎带来进行注浆加固，也可以根据围岩的条件采取超前支护和前探梁支护等形式，保证支护的全面性。

2.3注浆加固技术应用

为了提高工作面破碎顶板承载能力，降低劳动强度及支护成本费用，可以采用水玻璃注浆加固技术进行破碎顶板维护。采用一定比例的水玻璃与泥浆进行混合搅拌，以液态形式通过高压作用沿着破碎岩体裂隙渗透扩散。水玻璃混合液硬化后会析出高强度粘附力的硅酸凝胶，并与岩体产生高度粘合形成一体，从而充分堵塞岩体裂隙孔，并在表面形成连续封闭膜，提高了岩体胶结稳定性，强化了围岩松圈，使岩体整体稳定性得到改善。首先，预埋注浆管。注浆管采用长度为2.0m、直径为40mm钢管，钻孔内共计埋设3节注浆管，管与管之间采用丝扣连接，最后一节钢管外露钻孔孔口0.5m，并在端头安装控制球阀。其次，注浆工序。注浆钻孔施工完后，将注浆管埋入钻孔内并进行封孔处理，注浆管端头安装流量控制球阀后与注浆软管连接，并将软管另一端与高压注浆泵出浆口连接。将注浆泵吸浆笼头分别插入水玻璃、水泥浆液桶内，开启注浆泵及流量球阀进行高压注浆。另外，注浆压力调节。注浆压力主要通过控制注浆泵供风量实现泵量控制，从而得到注浆压力控制的目的。在注浆前期注浆压力升高相对较慢，可采用大泵量注入，注浆后期压力升高相对较快时，可采用小泵量注入。当注浆压力达到设计值时，维持小泵量注入5min后可停止注浆。

2.4铺金属网

支架可以在煤壁的前控顶范围之内进行前移，顶网也能够在顶板破碎之后及時地进行工作。在综采工作面进行工作的时候，支护要在顶板裸露之后进行作用，在顶板比较完整的条件下可以使用上述几种管理方式进行管理，这样能够比较便利地实现对支护的控制。另外，煤矿行业还要对胶结程度较低的破碎顶板提高重视，结合实际的生产情况主动积极地对其进行管理，破碎顶板胶产生的流动状态被发现，然而支护很难对这种流动性进行有效的控制，在一定程度上导致了冒顶事故发生，从而对整个生产过程带来很大的影响。对于顶板固结程度较高的地区，可以进行综合管理，结合实际的破碎板顶采取针对性的管理工艺。

2.5锚杆支护

在对巷道支护形式进行选择时，需要保证其支护形式与实际的煤层分布情况相符合，通过对参数的合理选择，能够保证巷道支护的效果，使其达到安全生产的要求。与传统的支护形式相比，锚杆支护是当前经常运用的一种支护方式，其技术性和经济性都比较明显。锚杆支护可以利用周围的岩层增强承载能力将承载体的综合能力进行有效的保证。一般棚式支护是属于被动支护，这种方式的阻力比较小，在周围发生变形时不能达到很好的支护效果，而通过锚杆支护方式能够化被动为主动，在出现变形之前，有效地对其状况进行改善，也能够保持巷道周围的长期稳定。一般在相同的地质条件下，通过锚杆支护的方式能够对周围的压力进行抵消，同时也能够根据变化规律来有效的设计，对整个支护系统的工作情况进行了解，能够保证施工质量和施工效率。

结语

综上所述，掘进工作需要全面系统安全，对于破碎顶板煤巷进行掘进的过程中，需要灵活的选择支护形式，通过对当前的地质情况和自然条件的综合分析来选择合理的支护处理措施，保证施工的安全和全面性。这样能够明显的降低顶板的事故，保证整个生产过程的安全。