采煤工作面顶板分类及控顶原则研究

2019-12-20赵顺舜淮南矿业集团救护大队三中队

新商务周刊 2019年1期

关键词：切顶支柱采空区

文/赵顺舜，淮南矿业集团救护大队三中队

按顶板条件及所需采用的控顶原则，可以把缓斜、倾斜煤层的顶板分成六类。

第一类：直接顶厚度等于或大于2-3倍采高。

第二类：直接顶厚度大于1倍采高但小于2-3倍采高，直接顶上面是裂隙带的老顶。

第三类：直接顶厚度大于1倍采高但小于2-3倍采高，直接顶上面是垮落带的老顶。

第四类：直接顶厚度小于1倍采高，直接顶上面是裂隙带的老顶。

第五类：直接顶厚度小于1倍采高，直接顶上面是垮落带的老顶。

第六类：直接顶厚度小于2-3倍采高，直接顶上面是厚层难冒顶板。

针对这六类顶板控顶原则如下：

1 第一类顶板及其控顶原则

第一类顶板冒落带中没有老顶，控顶原则用“支”与“切”。

“支”与“切”是按控顶原则把工作空间基本支护与切顶排所增加的切顶支柱分别设计的情况。当冒落带中无老顶时，可以考虑无密集放顶方式；也就是让工作空间基本支护的初撑力既平衡工作空间上方冒落带直接顶岩重，又平衡采空区上方直接顶最大冒落分层岩重。这时，要把采空区上方最大冒落分层的岩重平均分摊到最小控顶距时工作空间上方冒落带直接顶岩重中去，然后用综合的冒落带直接顶岩重计算工作空间基本支护的初撑力、支护密度及排柱距。采用无密集放顶方式时要注意两点：第一、基本支护沿切顶排每米的工作阻力（可按初撑力考虑）不得小于为切断采空区上方直接顶所需的初撑力；第二、基本支护的柱距不得小于0.5m；否则就不能采用这种放顶方式。

2 第二类顶板及其控顶原则

第二类顶板直接顶上面是裂隙带老顶。据生产实践及理论分析，在这种条件下，老顶已进入裂隙带，即冒落带中没有老顶，控顶原则用“支”、“切”、“让”。

所谓“支”，是指用采场基本支护的初撑力平衡工作空间上方直接顶岩层的重量。依此可确定基本支护的初撑力，支护密度及排柱距。

所谓“切”，是指用切顶排另增切顶支柱的初撑力平衡采空区上方直接顶最大冒落分层的岩重，从而确定沿切顶排每米所应增加切顶支柱的初撑力及线密度。

和第一类顶板一样，第二类顶板也可以采用无密集放顶方式。但是，当直接顶相对较薄，需要控制裂隙带老顶下沉量时，由于需加强切顶排支柱的初撑力以限定老顶下沉，因而还是采用有密集放顶方式为妥。所谓“让”，是指支柱的可缩量要适应裂隙带老顶的下沉。

3 第三类顶板及其控顶原则

第三类顶板直接顶上面是垮落带老顶。这类是冒落带中有老顶的顶板，控顶原则用“支”、“切”、“支”、“让”。

第一个“支”有两重含义：一是用采场基本支护的初撑力平衡工作空间上方直接顶岩层的重量，从而确定出支柱初撑力，支护密度及排柱距；另一个是用采场基本支护的工作阻力平衡工作空间上方冒落带岩重，从而确定出支护密度及排柱距。设计时，采场基本支护其支柱的平均工作阻力可按额定工作阻力的60%考虑。当排距一定时，若这两者确定出的柱距有所不同，设计中应取其小值。

第二个“支”，是指用切顶排另增切顶支柱的工作阻力平衡冒落带中老顶岩梁及其附加软岩层重量的一半。设计时，切顶支柱的平均工作阻力可按额定工作阻力的80%考虑，依此可计算出沿切顶排支撑老顶所需另增的切顶支柱的线密度。实践与理论计算表明：厚1.5m的老顶，岩梁长约6m；厚2.0m的老顶，岩梁长约10m；厚2.5m的老顶，岩梁长约14m。设计时如果缺乏老顶岩梁长度的资料，可参考上述数据。

这里需要说明两个问题：第一、支撑冒落带老顶的支柱应支设在切顶排。这是因为老顶往往断裂在工作面前方煤壁里面，随工作面推进，老顶断裂线进入工作空间上方，而支撑老顶断块的采场支护排数愈来愈少，直至只有切顶排，最后老顶断块进入采空区。可见，只有支设在切顶排处的支柱才能对老顶断块始终起支撑作用。第二、切顶排处另增的切直接顶的支柱线密度和支老顶的支柱线密度不必叠加，取其大值即可，支柱的初撑力当然应按切直接顶的要求确定。

4 第四、五类顶板及其控顶原则

第四类顶板，直接顶厚度小于1倍采高，上面是裂隙带老顶。

第五类顶板，直接顶厚度小于1倍采高，上面是垮落带老顶。

当老顶厚度小于2.5m时，用加强切顶支柱初撑强度的办法切断之，把条件转化为第一、二或三类再处理。为切断老顶，切顶排另增切顶支柱的初撑力应能平衡极限跨距时老顶岩梁及其附加软岩层的重量。实践与理论计算表明：厚1.5m的老顶，极限跨距约3m；厚2.0m的老顶，极限跨距约5m；厚2.5m的老顶，极限跨距约7m。设计时，如果缺乏老顶极限跨距的资料，可参考上述数据。

当老顶厚度大于3m时，因强切有困难，宜用挑顶1倍采高（包括直接顶在内）的办法，把条件转化为第一、二或三类再处理。