炮采回采工藝頂板控制研究

孫玉快

摘要：頂板管理是煤礦安全生產(chǎn)的一項(xiàng)重要內(nèi)容，據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)我國(guó)煤礦頂板死亡人數(shù)約占煤礦死亡人數(shù)的40～50％，而其中70％事故發(fā)生在炮采工藝回采工作面，由此可見(jiàn)頂板災(zāi)害的嚴(yán)重性和其管理的重要性，針對(duì)大采高臥底煤工作面，筆者對(duì)頂板控制的基本要求和加強(qiáng)頂板控制如何采取措施提出了自己的看法，具有一定借鑒意義。

關(guān)鍵詞：大采高臥底煤炮采工藝頂板控制

1問(wèn)題的提出

近年來(lái)，隨著炮采回采工藝的發(fā)展，新的回采工藝層出不窮，炮采大采高臥底煤工藝就是其中之一，此種回采工藝的應(yīng)用在提高礦井產(chǎn)量、效率、降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度上確實(shí)取得了很大的成功，但是由于此種工藝的特殊性軟底回采，該種回采工藝現(xiàn)場(chǎng)管理復(fù)雜，控頂技術(shù)要求高，在推廣應(yīng)用過(guò)程中發(fā)生過(guò)不少的頂板事故，所以實(shí)現(xiàn)對(duì)炮采大采高臥底煤回采工作面頂板有效控制對(duì)推廣應(yīng)用該工藝具有十分重要意義。

2炮采大采高臥底煤回采工藝對(duì)煤層地質(zhì)條件的要求

一種回采工藝能否在某個(gè)工作面應(yīng)用，首先看煤層地質(zhì)條件是否滿足，這也是實(shí)現(xiàn)該種回采工藝應(yīng)用過(guò)程中頂板能否進(jìn)行有效控制的前提條件，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，炮采大采高臥底煤回采工藝對(duì)煤層地質(zhì)條件要求如下：

2.1煤層硬度系數(shù)f＜1，煤幫不易片幫且老塘頂板來(lái)壓支柱能夠鉆底從而老塘能夠進(jìn)行臥底煤。

2.2頂板隨回隨冒，防止老頂大面積來(lái)壓推跨工作面。

2.3煤層厚度數(shù)2.6～3.3m，一次性采全高，提高煤炭回收率。

2.4煤層傾角≤35度

3設(shè)計(jì)合理的支護(hù)參數(shù)

回采工作面實(shí)現(xiàn)頂板有效控制最重要的是合理的支護(hù)方式，炮采大采高臥底煤工作面合理的支護(hù)方式不只簡(jiǎn)單在支護(hù)強(qiáng)度和支護(hù)密度上滿足對(duì)項(xiàng)板的支撐，而且控頂距的大小直接影響到老塘頂板下沉支柱鉆底是否能夠?qū)⒗咸撩号P盡。

3.1頂板壓力預(yù)計(jì)

Q=M×K×R

式中Q—頂板預(yù)計(jì)來(lái)壓強(qiáng)度，T/m²

M—T作面基本采高，m

K—增載系數(shù)，一般取6

R—頂板巖石的平均容重，t/m²

3.2支護(hù)密度設(shè)計(jì)

Z=(Q/P)×R

式中Q—頂板預(yù)計(jì)來(lái)壓強(qiáng)度，T/m²

M T作面基本采高，m

P—支柱最大工作阻力(T/根)，由支柱選型確定，

r—安全系數(shù)(根據(jù)頂板條件及相似條件工作面情況選定)，一般取1.2

3.3支護(hù)強(qiáng)度

T=Z×P

式中T—支護(hù)強(qiáng)度，T/m²

Z、P—意義均同上

3.4控頂區(qū)域內(nèi)頂板下沉量

S=n×M×L

式中S—控頂區(qū)域內(nèi)頂板下沉量，m

n—頂板下沉系數(shù)，一般為0 05，

M—基本采高，m

以某礦6211工作面為例，該面直接頂為灰色泥巖(R=2.5t／m²)，工作面主要參數(shù)指標(biāo)如小表：

經(jīng)驗(yàn)算：工作面最大控頂距時(shí)支護(hù)密度為1.667根/m²＞Z=1.656根/m²，工作面支護(hù)強(qiáng)度為41.6T/m²＞Q=34.5T/m²，支護(hù)強(qiáng)度能夠滿足要求，最大控頂距時(shí)頂板下沉量為0.828m，工作面實(shí)際采高為2.3+0.828=3.128m，控頂距也能滿足要求。

4大采高臥底煤回采工作面頂板控制的難點(diǎn)

4.1由于工作面采高大，煤幫容易出現(xiàn)大面積片幫，片幫后端面距加大，頂板失去煤壁支撐，造成漏頂，給頂板管理帶來(lái)難度。

4.2工作面頂板下沉量大，直接頂與老頂容易離層，頂板及支架穩(wěn)定性不高。

4.3支架容易變形，特別是老塘側(cè)支柱反復(fù)臥底煤，腿跟松勁，造成支柱歪斜。

5加強(qiáng)頂板控制的具體措施

5.1工作面附斜回采工作面回采時(shí)保持偽附斜回采，提高煤壁對(duì)頂板的支撐能力，防止煤壁片幫、抽冒及增加抵抗下推的能力。工作面實(shí)際生產(chǎn)中偽俯斜角度一般控制在8～12度。

SlN=SlNα×SlNβ

式中φ—工作面?zhèn)胃┬苯嵌取?/p>

α—工作面正傾斜角度。

β—工作面正傾斜線與工作面俯斜回采線之間的夾角。

5.2控制采高采高越高礦壓顯現(xiàn)越嚴(yán)重，在支承壓力的作用下，工作面煤壁也越不穩(wěn)定，易于片幫，從而發(fā)生頂板事故的機(jī)率也就增加。工作面采高為2.3m，單體支柱活柱行程為600mm，初采期間以及遇地質(zhì)構(gòu)造帶、頂板破碎區(qū)等特殊地段嚴(yán)格控制工作面采高不得超過(guò)2.1m。

5.3工作面及時(shí)掛梁架棚，減少空頂時(shí)間工作面要及時(shí)支護(hù)，防止煤幫片幫，要超前掛梁、支柱、背幫，增加護(hù)頂能力，防止頂板抽冒。頂板破碎或煤壁頂板有裂隙等現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)先掏梁窩掛梁過(guò)好頂板后才輕放炮，必要時(shí)不準(zhǔn)放炮，人工硬刨。

5.4加強(qiáng)支架管理架設(shè)支架時(shí)，單體支柱的退山角要比正常炮采面稍大些。正常回采期間，工作面老塘側(cè)中—中20m跟裝木垛，木垛檔內(nèi)挑齊單排棚，遇地質(zhì)構(gòu)造、周期來(lái)壓期間，局部壓力大處及時(shí)增設(shè)特種支架，提高支架穩(wěn)定性。

5.5對(duì)工作面進(jìn)行礦壓觀測(cè)求出工作面的初次來(lái)壓步距、周期來(lái)壓步距、支柱工作阻力及其變化、頂板下沉量和下沉速度及其變化情況、支柱下縮和下縮速度及其變化情況，為工作面生產(chǎn)提供一手完整、準(zhǔn)確礦壓資料，加強(qiáng)工作面來(lái)壓期間的支護(hù)，且在來(lái)壓期間控制老塘臥底煤，使工作面安全地度過(guò)來(lái)壓階段。

5.6提高支柱初撐力和工作阻力大采高臥底煤工作面由于軟底回采，支柱鉆底量大，因此必須加強(qiáng)初撐力管理，在生產(chǎn)中工作面支柱穿鐵鞋，并且支柱進(jìn)行多次注液，使支柱初撐力和工作阻力達(dá)到要求，控頂區(qū)域內(nèi)頂板實(shí)現(xiàn)緩慢下沉，從而達(dá)到有效控制頂板的目的。

6結(jié)束語(yǔ)

大采高臥底煤工藝是一項(xiàng)新型采煤工藝，目前已取得成功，但要得到進(jìn)一步推廣，對(duì)頂板實(shí)現(xiàn)有效控制很關(guān)鍵。大采高臥底煤回采工藝的開采，掌握煤層地質(zhì)條件、嚴(yán)格工程規(guī)格質(zhì)量、工作面采取偽俯斜推進(jìn)及提高支柱的實(shí)際工作阻力是保障大采高臥底煤回采工藝安全回采的技術(shù)關(guān)鍵。