綜采工作面過(guò)斷層采煤方法與頂板管理研究

王龍海

摘要：綜采工作面中選擇何種過(guò)斷層的采煤方式，要依據(jù)斷層的地質(zhì)特征來(lái)確定，根據(jù)斷層位置的巖層實(shí)際厚度，合理確定綜采工作面施工的方向和角度的大小。綜采作業(yè)面開(kāi)采效率和安全性受到過(guò)斷層采煤方法和頂板處理方法的影響。文章根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)論述了過(guò)斷層采煤的有效方法，并提出了加強(qiáng)頂板管理的措施，以期能夠?yàn)橄嚓P(guān)的實(shí)踐提供些許理論參考。

關(guān)鍵詞：綜采工作面；過(guò)斷層開(kāi)采；采煤方法；頂板管理；有效策略

中圖分類號(hào)：TD823 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2014）30-0140-02

綜采工作面中選擇何種過(guò)斷層的采煤方式，要依據(jù)斷層的地質(zhì)特征來(lái)確定，根據(jù)斷層位置的巖層實(shí)際厚度，合理確定綜采工作面施工的方向和角度的大小。提高頂板管理水平不僅是加強(qiáng)施工質(zhì)量的關(guān)鍵，也是降低安全事故發(fā)生幾率的必由之路。

1 綜采工作面過(guò)斷層采煤方法

現(xiàn)階段，在綜采工作面的開(kāi)采過(guò)程中主要使用的方法包括三種，分別為直接割煤過(guò)斷層法、割頂或割底采煤過(guò)斷層法、斷層上底相結(jié)合法。每一種開(kāi)采方式都有其使用的優(yōu)勢(shì)與不足。

總體來(lái)看，直接割煤過(guò)斷層的開(kāi)采方法主要在礦井上下兩部分的接觸位置的煤層厚度，超過(guò)或者等同于液壓支架所規(guī)定的下限高度的情況下，采用直接割煤過(guò)斷層非常簡(jiǎn)單，便于操作。割頂或割底過(guò)斷層的開(kāi)采方法主要在礦井上下兩部分的接觸位置的煤層厚度，小于液壓支架所規(guī)定的下限高度的條件下，且煤層頂板或者底板部位的巖層硬度較小、頂板比較完整環(huán)境中采用該種方式可以取得較好的效果。斷層上底相結(jié)合法主要應(yīng)用在斷層落差比較大的條件下，在應(yīng)用過(guò)程中使用預(yù)掘巷輔助方式可以提高作業(yè)的效果。

過(guò)斷層采煤施工的設(shè)備準(zhǔn)備工作充分與否，是確保開(kāi)采質(zhì)量的前提。在斷層位置處，要先搭架傾斜梁，支好傾斜棚或者采用斜式交架，運(yùn)用間隔移架的方式，首先用支架的頂梁將傾斜梁托穩(wěn)，再移動(dòng)鄰側(cè)的支架。為了提高安全性，在煤壁上事先進(jìn)行超前梁或者超前走向棚的架設(shè)，施工過(guò)程中使用帶壓移架的方式可以最大限度降低頂板產(chǎn)生松動(dòng)的幾率，并有效縮小空頂?shù)拿娣e。在頂板的空處設(shè)置木垛，也可采用其他替代材料進(jìn)行補(bǔ)充，在破碎帶的頂板層應(yīng)用錨桿來(lái)進(jìn)行加固，或者鉆孔后采用化學(xué)膠結(jié)性溶液灌注。在斷層的開(kāi)巖巷和頂板的位置，用普通錨桿加以支護(hù)即可，在兩旁則使用木錨桿，并且要將沿?cái)鄬娱_(kāi)掘的巷道寬度控制在合理的范

圍內(nèi)。

過(guò)陷落柱過(guò)程中使用控制爆破方法，同時(shí)使用采煤機(jī)將煤矸石清除，將工作面陷落柱范圍中的高度盡量減小，高度保持在可以通過(guò)機(jī)械設(shè)備的最小限度，這樣既可以保持支架的靈活性，同時(shí)也可以降低煤矸石的開(kāi)采量。在陷落柱地段和工作范圍內(nèi)的連接處，也要控制好采高的長(zhǎng)度標(biāo)準(zhǔn)，確保支架和輸送機(jī)可以相互協(xié)同應(yīng)用，提高綜采工作面的施工效率。在陷落柱兩邊的作業(yè)地帶，在設(shè)置時(shí)需提前將支架移開(kāi)，而在陷落柱周圍則隨后移架，可以利用鐵管或者木板梁插進(jìn)梁壁，然后使用采煤機(jī)將煤矸石全部清理后再移架，以有效降低煤矸石漏掉幾率。

過(guò)褶皺地帶的方式主要是利用采煤機(jī)的下切或者留底、割頂?shù)淖饔茫偈鬼敯灞砻嫘纬奢^為緩和的曲面，為采掘設(shè)備的進(jìn)出提供足夠的空間。當(dāng)褶皺的幅度非常大時(shí)，將工作面的進(jìn)行方向和背向斜軸保持垂直狀態(tài)，在運(yùn)行的過(guò)程中，工作面中的煤巖壁方向還要有一定的起伏度，有助于液壓支柱可以持續(xù)作業(yè)。

通過(guò)舊的巷道時(shí)，先將原有的支架進(jìn)行加固處理，支柱較少的部分要添加新的支柱，也可以采用搭建臺(tái)棚的方式來(lái)提高穩(wěn)固性。支柱的類型選用單體液壓支護(hù)較為理想。當(dāng)巷道出現(xiàn)冒頂情況時(shí)，采用木垛接頂?shù)姆绞郊右越鉀Q。進(jìn)行分層采掘過(guò)程中，事先鋪好頂網(wǎng)，以提高施工的安全性。舊巷道的圍巖穩(wěn)定性較強(qiáng)時(shí)，開(kāi)采工作面直接通過(guò)即可，此時(shí)的礦壓也比較正常，而當(dāng)?shù)V壓非常不穩(wěn)定、且強(qiáng)度較大時(shí)，工作面的角度要和舊巷道保持一定的斜度，采取逐漸通過(guò)的策略，并在巷道和工作面的交界處采用木垛支護(hù)，同時(shí)提高工作面內(nèi)部支護(hù)力度。落煤過(guò)程中盡量采用震動(dòng)爆破方式，從而降低對(duì)巷道頂板的損壞程度。若煤層比較松軟，利用鎬具開(kāi)采，減小巷道的震動(dòng)。綜采工作面和舊斜巷道的控頂區(qū)域較大時(shí)，導(dǎo)致頂板的壓力比較集中，因此要添加支柱提高支護(hù)強(qiáng)度。

若舊巷道位于綜采工作面的上方，確保用來(lái)托頂?shù)拈L(zhǎng)木梁的寬度要超過(guò)舊巷道寬度，才能提高支護(hù)的強(qiáng)度。將長(zhǎng)木梁的一頭伸進(jìn)煤壁梁窩內(nèi)，并打上貼幫柱，再使用木料剎緊，沿著斜上方架設(shè)臺(tái)棚。在舊巷道推進(jìn)的速度要快，以便降低對(duì)頂板的壓力，采掘與支架同步進(jìn)行，以減小控頂?shù)拿娣e，縮短控頂?shù)臅r(shí)間。

2 頂板管理的有效策略

綜采工作面作業(yè)中提高對(duì)頂板的施工管理水平，對(duì)保證開(kāi)采環(huán)境的安全性意義重大。先要科學(xué)制定綜采區(qū)的巷道布置方案、確定好開(kāi)采的程序、采用適宜的支護(hù)方式、采用高效的管理方法，并根據(jù)綜采工作面的特點(diǎn)和工藝特征，選擇管理的具體步驟。

在風(fēng)機(jī)兩巷支護(hù)與超前上下端頭的支護(hù)時(shí)，支柱的設(shè)計(jì)要采用“先支后回”的方式，不能將支護(hù)結(jié)構(gòu)提前拆除，對(duì)已經(jīng)出現(xiàn)損壞的支柱要及時(shí)更換，防止對(duì)綜采工作面造成安全威脅。與煤壁相鄰的冒頂處，要根據(jù)工況特點(diǎn)選取最為恰當(dāng)?shù)闹ёo(hù)方式。有時(shí)要依據(jù)底板巖層的性質(zhì)，來(lái)判斷使用正懸臂交接頂梁還是倒懸臂交接頂梁作為支撐結(jié)構(gòu)。爆破時(shí)注意控制裝藥量，防止將施工設(shè)備損傷，在上下端的出口位置要增加支護(hù)結(jié)構(gòu)，選用木垛支護(hù)的方式，運(yùn)用邁步臺(tái)棚提升支護(hù)的側(cè)應(yīng)力。針對(duì)放頂線附近的部分冒頂位置，使用科學(xué)的回柱方式，即先支后回，順序是自上向下、從里至外。將支柱和回柱之間的距離設(shè)定在15米以上，于擋頭位置打上穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的隔離柱。拆除支柱后若頂板的壓力很大，則不能強(qiáng)行回柱，需在拆除支柱的近旁打好臨時(shí)支護(hù)，再進(jìn)行回柱，回柱后拆除臨時(shí)支護(hù)。當(dāng)直接頂板的巖層為大塊時(shí)，回柱產(chǎn)生冒頂現(xiàn)象，要先切頂，強(qiáng)制放頂，若巖層中大塊的尺寸超過(guò)了頂板的步距，容易導(dǎo)致采掘支架不穩(wěn)定，從而發(fā)生冒頂事故，所以要適當(dāng)加大控頂距離，或者使用倒懸壁交接頂梁進(jìn)行施工。

綜采工作面的地質(zhì)條件差異也是造成局部冒頂?shù)脑?。在?duì)運(yùn)輸巷道和通風(fēng)巷道施工時(shí)，為了防止對(duì)復(fù)合頂板的損壞，使用偽頂傾斜的方式，可以最大限度加強(qiáng)阻力。對(duì)采高和控頂?shù)木嚯x要依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)定，煤層較厚的采掘作業(yè)，首幅的采高要控制在2米之內(nèi)，其余的要控制在2.4米之內(nèi)，末幅的高度不能大于2.2米?？仨斁嚯x開(kāi)幫工作面的距離不能超過(guò)5.5米，開(kāi)采工作面的距離小于或等于4.5米，最小距離為1.5米。開(kāi)采過(guò)程中采用穩(wěn)定的支架結(jié)構(gòu)提高支護(hù)的力度，例如可以使用棚支護(hù)、樹(shù)脂錨桿支護(hù)、交接頂梁十字交叉法支護(hù)等，以確保采掘環(huán)境的穩(wěn)固性，為施工人員提供安全的作業(yè)

環(huán)境。

綜采工作面支柱處發(fā)生冒頂問(wèn)題，為增強(qiáng)支架的初撐力，適宜使用整體式支架，或交接頂梁，實(shí)行初次放頂之前，要先設(shè)置好金屬網(wǎng)，對(duì)下層煤進(jìn)行采掘時(shí)，開(kāi)切眼的布置方法采用內(nèi)錯(cuò)式。在綜采工作面上下的出口處加固支護(hù)，使用木支護(hù)結(jié)構(gòu)一定要打緊、打嚴(yán)，以提高頂板的管理水平。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，煤礦開(kāi)采的過(guò)程中，綜采工作面的施工質(zhì)量對(duì)整個(gè)工程的安全和效益起著至關(guān)重要的影響，為了提高開(kāi)采的效率，就要在實(shí)踐中根據(jù)礦井的地質(zhì)情況，選擇最為適宜的開(kāi)采方式，并做好相應(yīng)的施工管理，從而提高煤礦開(kāi)采的整體經(jīng)濟(jì)效益，也為操作人員創(chuàng)造更為便利的作業(yè)環(huán)境。

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