浅谈采掘交锋顶板压力与控制

赵达明

(开滦（集团）东欢坨矿业分公司，河北 唐山 064002)

一、煤层及顶底板基本情况

回采工作面所采煤层煤层稳定，结构复杂，多存在薄层粘土岩夹层。煤质为黑色、金刚光泽，光亮～半亮型气煤，矿物含量明显高于其他煤层，煤层的变质程度较低，挥发分较高。煤层厚度1.9~4.0m,平均厚度2.7m，煤层倾角12~28°，平均倾角20°。

矿井采用“走向长壁综合机械化”采煤方法，煤层群下行开采，即7、9、11、12-1各煤层依次开采，为确保开采安全稳定可靠，就各煤层回采工作面开采过程中煤层顶底稳定期及底板回采巷道扰动影响进行分析。

根据我矿多年的回采经验及矿压监测数据，总结出各煤层在回采后18m～32m范围，老板基本完全垮落，围岩应力趋于稳定，在回采后180m～220m范围围岩应力已达到稳定状态，对下覆煤层顶板应力已重新达到平衡状态，不会有压力传递。若下覆掘进巷道在上述范围内施工时，如果出现矿山压力显现，拱形支架明显变形破坏等情况，立即停止掘进，采取加固措施，待回采工作面达到稳定期并且持续观测掘进巷道矿压观测稳定，拱形支架无继续变形时，经生产技术部确认后，才可继续掘进。

二、施工过程中采取有效措施

施工前掘进专业及安全管理部联合对掘进巷道的所辖系统等进行全面隐患排查，排查隐患按“五定表”的形式进行处理，隐患处理完后再施工。对掘进巷道进行定期全面排查工作。强化顶板管理，严格按正规循环图表施工，保证规程措施在现场百分百落实。施工过程中每班必须有管技人员现场盯岗。严格按措施备好防灾材料。当现场条件发生变化时，必须及时规程复查或补充措施形式加以补充完善。各掘进工作面均要沿底板施工，遇到软底或不见底时必须穿好木鞋。各工作面施工过程中，严格遵循施工设计，使用好中、平线，严禁擅自更改设计方位及巷道坡度。由相关单位参照本方案制定各工作面具体措施。

三、顶板管理与控制

针对采掘同步施工，为了预防出现顶板因矿压扰动而发生的顶板事故，在施工时，做好以下措施：

1.矿压组对巷道进行全面矿压观测，主要采取“十字”测点和顶板离层仪等措施，定期根据观测数据分析结果，针对分析结果，采取相应的管控措施。

2.施工单位共同布点，矿压组及时总结矿压影响规律，指导下步施工。

3.掘进施工中，不得空顶作业，坚持“敲帮问顶，找掉观山”制度，按“由外向里、先顶后帮”的原则，掘进时随时观察顶板及煤壁变化，操作人员要站在支护范围内，找掉工具为长度不小于2.0m及3.0m专用找掉钎子各一根。现场班组长是找掉工作的责任人和观山人员，找掉人员由班组长现场指派专人负责。施工中，必须先进行找掉工作，掉找清后再进行相应的支护作业。

4.开工前及施工过程中，必须对迎头支架卡缆进行循环紧固，并保证螺母紧固力达到150N •m以上。

5.每班开工前及截割后，班长要检查作业地点及后路的支护情况；班中，作业人员也要勤检查，发现顶空、卡缆螺丝松动、小板脱落、棚子露脚等问题，必须由外向里逐架处理，处理好后方准开工。

6.架棚支护时，如遇煤层松软、顶板破碎等地质条件时必须打撞楔控制好顶帮后，方可进行掘进工作。压力大地段，支架下要及时加打托梁加强支护，背板要插严背实。不见底、底软时必须穿好规格不小于250×150×50mm的木鞋。

7.架棚施工时，在施工后路30m范围内备足φ≥150mm、长2.0m（3.0m）以上半圆撞楔不少于30块，以备顶板破碎时随时取用。

8.进行戳棚腿和上梁等工作时，施工人员严禁背对迎头，必须在可靠支护范围内进行作业，利用好上梁器或前探支护装置，并保证检修完好。

9.施工中，顶板破碎或上顶抽冒时必须及时打好超前撞楔控制顶板，顶板劈抽冒严重时，采用长度不小于2.5m铁道或厚半圆撞楔打好撞楔。撞楔间距不大于0.8m，两撞楔之间用木背板或撞楔插严背实。上好棚梁后要及时将上顶插严背实，严禁空顶作业。顶、帮空200mm以上时，用木料或煤矸袋填实；冒高、帮空大于300mm小于500mm时，必须使用短半圆及木背板纵横交叉打好小木垛接顶；冒高、帮空大于500mm时，必须使用短方木打“井”字形木垛接顶。并在此处下好瓦斯监测管，由通风部门随时监测瓦斯情况。

10.施工中，若顶板破碎，必要时可缩小棚距至450mm或650mm，顶板破碎冒高超过300mm以上时必须在本班积极处理，防止长时间顶空给下一班遗留安全隐患。

11.顶板破碎或上顶抽冒时插背过程中，先将上顶插好几道小板，护住插背人员头部，之后再进行铺网工序，以防止上顶掉落矸石砸伤插背人员；紧卡缆过程中，分两次紧固，头一次紧固至梁腿搭接稳固即可，随后立即进行插背铺网工作，之后再进行第二次紧固，达到紧固力，以减少空顶时间，防止施工人员在紧固卡缆过程中掉煤矸块伤人。

12.施工中，随时注意观察后路巷道来压及支架变形情况，具体根据矿压观测结果，规定巷道断面最大收敛值（七天内变化不超过150mm），超过必须停止施工，合理避开顶板扰动影响，低于收敛值时，采取下述加强支护措施。在来压明显范围采用在正顶或两帮卡插梁方式或正顶打一趟方木（水柱）托梁的方式加强支护，并每隔50～80m布置一个十字测点，至少每周观测一次，待测点压力稳定持续一个月以上，可撤消该测点。

13.施工时现场作业人员要随时注意顶板及支护情况，若出现冒顶预兆（顶板发生响声,岩层下沉断裂；顶板掉渣,掉渣越多,说明顶板压力越大；煤质变酥,煤壁片帮增多；顶板出现裂缝,裂缝张开,裂缝增多；顶板出现离层；顶板发生漏顶；顶板淋水增大）时。现场管技人员及班队长要及时采取有效措施，不易控制时，撤出作业人员至安全地点，汇报调度室及区值班人员，待采取措施排除隐患后方可进入施工。

14.施工如顶板破碎时，架设棚子应比上一架下山坡度要高，防止由于打撞楔导致施工棚子越来越低，导致增加施工难度。

15.架棚支护时，掘进机截割断面后要及时进行临时支护，严禁空顶作业。上梁时，要配足人力，专人指挥，互相配合完成架设工作。同时，要求背板背实，上齐铁支拉杆、卡缆，棚子接口严密。

16.过断层前，根据地质预测断层资料，提前调整巷道破板量，减少断层附近顶板破碎给施工造成上顶冒顶或掉煤矸伤人的风险。

17.过断层期间，支架上顶及两帮要插严背实，并且掘进迎头30m范围内要备足不少于30块Ф≥150mm、长度不小于2.0m的半圆撞楔，码放整齐，保持后路畅通。当顶板松软易冒时，密排撞楔超前控顶，防止发生冒顶事故，并且撞楔随施工及时向前倒运，如顶板冒高向上向前抽冒严重时，可采用长度不小于2.5m铁道撞楔，探至煤壁控顶，多动手镐刷帮，掘进机将两帮窝子打好后，及时架设好支架，防止抽冒扩大。冒顶时停止掘进作业，处理好无危险后，方可再掘进。

18.防迎头片帮安全技术措施

在施工过程中遇到煤层松软且随着巷道掘进丢顶煤掘进时，为防止迎头前方及两侧煤层片帮，加强顶板及两帮的管理，上梁必须使用上梁器，调整施工工艺，采用只截割巷道外围轮廓而留“巷道中部”的截割方法控制巷道围岩，防止偏帮或顶板抽冒。在施工过程中控顶范围的两帮及时向前方用半圆木打好超前撞楔，防止控顶范围的两帮片帮。施工人员严禁进入空顶区，并且施工时，人员要面向煤壁侧，同时安排有经验的人员专门负责观山工作。

19.施工过程中严格执行规程措施规定的控顶距，严禁超控顶距施工。

20.各掘进工作面要采取及时支护，根据不同煤层顶板条件掌握好对掘进巷道易于片帮、冒顶部位，要采取有针对性措施，严禁空顶作业。

四、结束语

巷掘进与综采工作面交锋期间，通过对掘进巷道顶板、两帮进行加强支护和针对性进行安全管控，巷道实测顶底板移近量始终控制在25 mm以内，两帮移近量控制在 20 mm以内，巷道未出现顶板离层和明显底鼓现象，极大地保障了巷道的成型质量和现场作业人员的人生安全，提升了巷道的掘进效率和安全可靠性，也为煤矿应对类似采掘工作面安全交锋问题提供了宝贵经验。