综采工作面三角煤区域破碎顶板控制技术研究与应用

陈恒梁　冀承法　张雷

摘 要：为较好地解决三角煤区域破碎顶板的问题，结合南屯煤矿综采工作面工程概况，采用多种措施结合的方式对顶板进行管理与控制，该综合技术可作为一种行之有效的方法，基本控制了三角煤区域的顶板。

关键词：三角煤区域;顶板;支护

中图分类号：TD82 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2020）06-0136-02

巷道变形是影响生产的主要原因之一。三角煤区域破碎顶板难管理，主要是回风巷道低工作面高的错茬问题不好解决。回风巷不能松顶，只能起底，这样会出现越走越低，造成机尾低，拉机尾困难，拉后部溜机尾更难。拉机尾时间一长势必要造成三角煤区域顶板长时间空顶，三角煤区域破碎顶板的支护就不能彻底解决。另外，由于操作支架不当，造成左右及前后柱初撑力不均，顶梁歪斜;或由于工作面和回风（进风）不一致时，端头支架向机尾（头）窜，形成支架顶梁与底座方向偏离，支架受扭;支架不及时调整造成倒架或咬架;工作面和回进风的不致，工作面和回进风出现错茬，顶板裸露面积增加，这些都加剧了三角煤区域的冒落。

1工程概况

南屯煤矿33上06工作面采用综采开采方式，煤层厚度为4.3～5.85m，平均厚度为5.32m，工作面走向长734.3，倾斜长239.3m，煤层顶底板情况见表1。该工作面总体为一小向斜构造，轴向近南北，南高北低，倾向北;煤层走向近东西，倾向近北，煤层倾角2～7°，平均3°。根据已知地质资料分析，该工作面地质条件简单，运顺掘进过程中揭露两条正断层，分别为3上F444（H=1.3～2.3m）、3上F445（H=0.9～1.3m），根据相邻巷道揭露情况，本工作面预计无陷落柱发育及岩浆岩侵入，断层不具有导水性。断层构造情况见表2。回采期间顶板主要充水含水层为3上煤顶板砂岩和侏罗系砂岩，底板主要充水含水层为第三层石灰岩;不受河流、采煤塌陷积水体及大气降水影响，无底板承压水威胁;设计范围内未见富水及导水断层发育。本面回采时，主要隔水层为第四系中组隔水层组。

2 三角煤区域破碎顶板控制技术方案

如图1所示，在回风巷和切割巷交接处存在一处三角煤区域。采用以下技术手段对三角煤区域顶板进行支护。三角煤顶板的控制技术管理方法主要有：打注锚杆、铺金属网、注马丽散、超前人工支棚。

2.1 打注锚杆

当三角煤较软容易随采随落时，在工作面顶板上方沿推进方向打注锚杆。机组割透机头（尾）后先敲帮问顶，打临时支柱，然后在支架前探梁上方距煤壁20cm顶板处，与水平呈60°夹角打眼，眼深2.2m。打好眼后将竹锚杆插入孔内，用锤将锚杆楔打紧。然后拉机头（尾）、移架。这种方法提前对顶板进行预控，不适用破碎顶板。

2.2 铺金属网

当三角煤较破碎时，靠机头（尾）的三架支架上方铺设金属网（规格：1m×5m）。铺第一茬网时，将机头（尾）网头与进（回）风进度钢带（棚）搭接0.5m，并与顶网联接（每10cm联网一道，拧三圈以上）。上网时，先用单体冒柱（柱冒规格：180mm×500mm）做临时支护，然后降下支架人工将金属网搭在支架前探梁上，落山网边必须绑一排破板（以增加摩擦力），以防网头被搓，升紧支架取掉临时支柱，一次只准降一架，然后逐架上网。第二茬网以后，开始铺设双层鱼鳞式顶网，金属网边搭接0.5m，每10cm联网一道，拧三圈以上。

铺网工作虽然增加了工序，提高了吨煤成本，但由于铺网对改善三角煤区域破碎顶板与支架关系有良好效果，它不失为控制三角煤区域破碎顶板的一项重要技术措施。

2.3 注马丽散固化三角煤

当三角煤铺网后还不能有效控制顶板，局部出现冒顶、片帮等情况时，及时进行注浆（马丽散）对顶板进行固化，实现提前加固，超前预控。具体方法是在工作面第二架支架下方20cm处，以15°水平夹角沿工作面推进方向打眼，眼深6m。工作面不具备打眼的条件时，在进回风顺槽打眼，距巷道顶板20cm处距工作面3m的地方，垂直于煤壁方向，以30°水平夹角向上打眼，眼深4m，眼距3m。打好眼后用封孔器将孔封好，开始注马丽散，每孔以不超过20桶为宜。这种方法较先进，工效高、對顶板固化效果好，但成本较高，在顶板及其破碎，其它方法很难控制的顶板条件下使用较好。

2.4 超前人工支棚

以上措施不能有效均控制三角煤时，采取人工开帮支棚维护。开帮要求在检修班进行，每天开帮长度不少于5m、宽不小于3m、高不低于2.4m。顶板和原回进风顶板保持一致，必要时起底。这种方法虽然有点落后，但能很好解决三角煤区域破碎顶板的冒落问题。

3 控制效果

（1）有效地防止支架和回进风侧的漏煤，改善了顶梁和顶板的接触状态，顶梁上虽然有破碎煤，但没有漏掉，支架受力状况比不铺网漏煤后空载状态好。

（2）改善了支架工作状态，移架时支架檫金属网前移，改变了支架顶梁过分仰俯的情况，支架受力平衡。

（3）支架支护阻力提高，有利于形成平衡端面顶板的后拱脚。支架的初撑力增加，提高了支架与围岩的整体刚度。

（4）有利于防止煤壁片帮，减少片帮深度。

4 结语

三角煤区域顶板破碎的管理不是单一的措施能控制的，而是一个综合性的技术问题，可以同时采取多种措施相结合。三角煤区域顶板管理要以预防为主，当成一个重要工序来管理，拉架要带压拉架、保持支架有足够的初撑力，习惯性的铺网、挑板木梁等，才可减少或避免三角煤区域顶板的冒落。

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