浅析综采工作面冒顶机理确保顶板管理安全

孙计全 满文

摘  要：本文根据某矿通过对综采工作面冒顶发生的机理的分析，介绍了顶板管理措施。从合理选择支架设备、使用支架等方面来加以介绍，如何有效的防止了頂板事故的发生。

关键字：综采工作面;顶板;综合管理措施

1 顶板管理中存在的问题

煤矿开采过程中顶板事故是制约综采（放）工作面生产的主要因素，在各类事故中占65%。因此，如何采取有效措施控制顶板事故是综采（放）工作面实现安全生产、稳产高产的首要任务。

2 综采工作面冒顶发生的机理

在缓倾斜煤层中，对回采工作面空间影响最大的地质因素是直接顶，其稳定性与节理裂隙发育程度有关。节理裂隙有3类：原生裂隙、构造裂隙、地压裂隙。从某矿的生产实际情况看，以地压裂隙和构造裂隙对顶板管理的影响较大。地压裂隙是由于煤层采动后引起的。煤壁前强大的支承压力对直接顶可能形成地压裂隙，这种裂隙平行于工作面，对液压支架的稳定性直接产生影响。在开采过程中，老顶及其上覆岩层的重量对工作面形成支承压力。如果工作面推进度慢，则支承压力超前，通过老顶悬臂梁反复作用于煤壁和直接顶，造成煤壁和直接顶产生地压裂隙，地压裂隙不但使原生裂隙扩大，而且会使相邻裂隙相互连通，最终引起煤壁片帮、顶板“断桥”而离层，迫使支架初撑力上不去，这时如不及时采取特殊措施，极易发生冒顶。

构造裂隙是由地质构造运动而形成的。它常贯穿整个岩层（煤层），在地下水作用下容易灌入其它矿物质，在层面中形成明显的弱面，使得裂隙面之间的粘接力减弱。在直接顶中这种裂隙极易在毫无征兆中造成冒顶事故。液压支架在移架过程中对顶板反复支撑卸载，也会造成顶板破碎，如果支架顶梁不能与顶板形成面接触，则进一步破坏顶板，从而导致冒顶。

3顶板综合管理措施

3.1优化工作面巷道布置

综采工作面对地质条件的适应性较差。在确定巷道布置方案之前，需要进行大量的地质分析工作，把工作面布置在地质条件好、断层少且落差小于1m的区域。为了确保风巷和工作面上安全出口的管理，在布置风巷时应尽量少留煤柱，一般以留4m左右为宜，既可使巷道处于采空区免压带范围内，又可防止老塘水的渗入和漏风。

3.2合理选择支架架型

支架的选型是否合理，直接关系工作面顶板控制效果。根据某矿煤层及顶底板条件，选择ZFS5400～6500型系列支撑掩护式支架，由于这种支架的最佳采高（3.2～3.5m）大于煤层厚度（3.0m），支架的承载能力能够较好地发挥，能够很好地控制顶板从而很好地维护了顶板安全。

3.3正确使用液压支架

3.3.1保持支架的初撑力

要正常使用好液压支架，必须保证支架有足够的初撑力及工作阻力。做到这一点，首先要保证泵站的压力，并使整个液压系统要消灭漏液串液现象，保持液压系统处于良好的工作状态。

3.3.2支架操作的注意事项

（1）移架要及时、迅速，做到少降、快拉。要定向前移，防止上下外斜、前倾后仰，挤架倒架。

（2）移架步距要够，支架移过后成一条直线。

（3）要求顶梁和底座平整地与顶底板接触，力求受力分布均匀。

（4）必须将底板上的浮煤浮矸清理干净，以保证支架和溜子顺利前移。

3.3.3处理支架事故的几点做法

支架如果发生陷底、倾倒、挤架或架间距超宽等事故，将给顶板管理和正常生产带来严重后果，处理不当将造成大面积冒顶。

支架陷底的处理：底座陷入底板，可在支架顶梁下用单体柱打一斜撑，一头顶在被陷支架的顶梁上，另一头固定在相邻支架的底座上，然后被陷支架降柱，提起底座，同时向前移架。

倒架的处理：倒架往往发生在移架过程中，因此移架时要注意观察支架的状态和顶底板的变化情况，有倾倒趋势时立即进行处理。办法是：移架前在支架倾斜方向顶梁下用单体柱打一斜撑，单体柱的底部打在相邻支架的底座上，拉架时支架在此斜撑单体柱的作用下摆正。

挤架的处理：工作面没采直，容易引起支架挤架或架间距超宽。因此，要坚持挂线采煤，移溜拉架，按正规循环进刀割煤。一旦发生挤架，应及时调整采向并采直，同时调整支架。

3.4加强工作面两道的超前支护

根据建新矿的矿压特点，对于架棚支护而言，顺槽和风巷必须超前60m架设双边树，其中距工作面20m要架3边树。两道超前替棚不超过7m。为了使工作面头、尾不破顶采煤，两道替棚时不允许挑顶，必须把底鼓部分整平以保证巷道高度，使溜子头、尾沿着煤层底板推进，达到溜子平直和不破坏顶板的目的。

3.5加强地质预报和矿压观测

3.5.1地质预报

由于综采对地质构造的适应性差，地质工程技术人员必须及时掌握、分析、预测地质变化情况，提供准确预报，以便采取相应措施。一般采用月报和点报相结合的办法预报。

3.5.2矿压观测

矿压观测方面，以支架初撑力为主，同时收集顶板破坏的资料，如顶板破碎程度、顶板冒落敏感度、顶板张裂隙、台阶下沉和落差、煤壁片帮等。并对以上情况进行详细记录和分析，经计算机处理后向有关领导和部门汇报，以便采取针对性措施。

3.6破碎顶板的管理

3.6.1带压擦顶移架

为了减轻移架对顶板造成的破坏，移架时让支柱仍保持一定的工作阻力，使顶梁贴着顶板擦顶前移。

3.6.2正确使用伸缩梁

为了做到及时护顶，当采煤机前滚筒割过后，应立即伸出伸缩梁护顶。当支架前移时，则应及时缩回伸缩梁。如果割煤后伸缩梁不及时伸出护顶，则极易造成冒顶事故;如果移架时不及时缩回伸缩梁，一是推溜拉架到不了位，导致工作面采不直，二是造成支架顶梁低头，破坏顶板。

3.6.3架设“鸭嘴”棚

当工作面已出现冒顶或移架将有造成冒顶的危险时，则采用打“鸭嘴”棚的方法处理。即在煤墙靠顶板处挖一梁窝，将棚梁的一头架在煤墙上，另一头架在支架顶梁上，然后在棚梁上接顶或护顶。如果煤墙松软或片帮严重而不能挖梁窝，则靠近煤墙在棚梁下打临时贴帮柱。这样可防止移架时发生大面积冒顶。

3.7强化现场管理、提高工程质量

工程质量直接关系到工作面顶板管理的好坏。因此，必须切实加强现场管理，抓好工程质量的检查和验收，杜绝不合格工程，为搞好顶板管理打下良好的基础。

参考文献：

[1]张君.采煤工作面生产的安全管理与技术措施分析[J].科技创新与应用，2014，29：94.

[2]陶勇.采煤工作面坚硬厚顶板放顶技术及预防措施[J].山东煤炭科技，2015，06：167-169.

作者简介：孙计全，1978.07出生，男，山东邹城市人，大学

高级工程师，研究方向：矿井防灭火、瓦斯防治