回采工作面特殊地段頂板管理方法探索

蘇才

摘要：煤礦開采工作中安全是第一位的，因此有必要對常見事故的詳情加以了解。在回采工作面的特殊地段，頂板事故經(jīng)常發(fā)生，為安全著想必須對該地段的頂板加強管理。文章結(jié)合回采工作面特殊地段的特征性質(zhì)，對其頂板變形現(xiàn)象進行了分析，并提出了有效的頂板管理措施，使煤礦的安全工作得以加強。

關(guān)鍵詞：回采工作面；特殊地段；頂板管理；頂板變形；煤礦開采

中圖分類號：TD327 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）30-0146-02

近年來煤礦開采工程中安全事故頻發(fā)，其中有相當一部分是回采面的特殊地段發(fā)生的冒頂事故，不僅對煤礦開采的工作帶來不利，更嚴重威脅到煤礦工人的人身安全。因此對回采工作面的特殊地段進行技術(shù)分析，研究其頂板變形情況和解決措施刻不容緩。

1 回采工作面特殊地段概論

煤礦回采工作面的特殊地段中易發(fā)生頂板事故的有六種，均為地質(zhì)結(jié)構(gòu)特殊或者有工程問題的地段。

1.1 構(gòu)造復(fù)雜

有些地質(zhì)地段的構(gòu)造相當復(fù)雜，例如斷層、褶曲之類，由于其自身的地質(zhì)條件就不夠穩(wěn)定，因此一旦受到外力作用，其工作面就很容易垮落而發(fā)生頂板事故。

1.2 頂板不穩(wěn)

有些地段中存在著層理與裂隙，因此其巖組間粘著力相對薄弱，削弱了頂板的穩(wěn)定性，最終導(dǎo)致這些地段因頂板不穩(wěn)而容易發(fā)生頂板事故。

1.3 回采面煤幫

這類地段受煤礦開采行為的影響較大，因此其煤幫會變得較為松散，再加上煤層本身易于開裂，只要受到過大的外界沖擊就極可能造成頂板事故。

1.4 傾斜角較大

有些地段的煤層具有很大的傾斜角度，致使立槽煤在這些地段中很容易出現(xiàn)。立槽煤的穩(wěn)定性很差，只要受到些許振動就會以極快的速度坍塌，誘發(fā)頂板事故。

1.5 工作面支護失效

該類型地段的問題主要由工程施工引發(fā)。工程人員因設(shè)計失當，所設(shè)計支護不能滿足工程需求，與實際情況脫節(jié)，設(shè)置于工作面的支護無法提供相應(yīng)的支撐力，使得支護失去效用，有些工程甚至干脆不設(shè)置支護，最終導(dǎo)致頂板事故的發(fā)生。

1.6 安全出口

作為安全生產(chǎn)重要地段的安全出口恰恰也是頂板事故的高發(fā)地段。該地段實際上包括了以上多種類型地段的問題，其既容易被煤炭開采所影響，又具有較為松散的煤幫，兼之支護設(shè)置的問題往往出現(xiàn)在這里，因此頂板、底板均極易開裂，導(dǎo)致頂板事故發(fā)生。

2 回采工作面特殊地段頂板變形情況

進行回采工作時，煤層的頂板會因為礦山的壓力而產(chǎn)生不同程度的變形，具體體現(xiàn)為頂板會沿自身的節(jié)理錯動而出現(xiàn)裂縫，進一步還會出現(xiàn)離層、斷層、垮落、片幫、冒頂?shù)痊F(xiàn)象。

3 回采工作面特殊地段頂板變形原因

從近些年的實際事故案例可知，回采工作面的冒頂?shù)攸c主要有二，分別是地質(zhì)變化的混合支護帶與工作面的上下出口。

3.1 地質(zhì)變化混合支護帶頂板變形原因

該地段的冒頂事故都是當頂板來壓的時候支撐力不均衡而發(fā)生的。頂板變形的原因有三：其一是所用支護的材料與形式都不一致，頂板來壓時不同的支護無法均勻受壓，導(dǎo)致支柱與頂板變形甚者脫落；其二是位于地質(zhì)變化帶的頂板不完整，結(jié)構(gòu)較為破碎，又沒有按相應(yīng)情況采用特殊的支護形式；其三是在放頂時所使用的順序失當，將原本應(yīng)自下而上的分段擅自改為從上到下進行，雖然施工上方便了，卻會造成安全隱患，或者分段放頂時位置不當，令支柱壓力集中在分段的接茬處。

3.2 上下出口頂板變形原因

上下出口處頂板變形進而發(fā)生冒頂有兩種原因：其一是采煤法為長壁后退式，此時需要在回采作業(yè)前先挖掘出回采工作面上用于運輸和回風(fēng)的巷道，這使得巷道的頂板長時間暴露于外，兼之回采工作時采掘壓力與采場支撐力都會影響頂板，所以極易產(chǎn)生冒頂；其二是上下出口位于采空區(qū)與巷道的交叉處，因此支架需要隨工作面推移而反復(fù)支起和拆除，在這些支拆過程中，新支架未必能迅速承擔(dān)起舊有支架所承受的壓力。

從以上兩類事故的主要原因可以知道，回采工作面特殊地段的頂板變形與冒頂事故具備一定的規(guī)律，對這些規(guī)律加以總結(jié)和研究可以有效規(guī)避事故風(fēng)險。另外，冒頂事故也不是突然發(fā)生，在發(fā)生前會出現(xiàn)一些明顯預(yù)兆，通過留意和監(jiān)測這些預(yù)兆可以對冒頂事故有效加以預(yù)防。

4 回采工作面特殊地段頂板管理方法

為了應(yīng)對以上的種種頂板事故，對頂板的管理工作務(wù)必要加強，與實踐經(jīng)驗相結(jié)合，深入了解礦山壓力與頂板受力的變化規(guī)律，考慮回采工作面的地質(zhì)條件、頂板巖性、冒頂預(yù)兆、支護形式等多重因素，制定最合理的管理預(yù)防措施，并根據(jù)實際情況及時進行修改和補充。其具體管理方法如下：

4.1 選擇支護形式

應(yīng)對回采工作面的特殊地段的地質(zhì)條件進行具體分析，包括頂板和底板的巖性、煤層的厚度、地段傾斜角、開采層位等，根據(jù)這些具體條件確定支護的形式與密度、循環(huán)進度、放頂步距、控頂距的最大值和最小值。以木支護為例，如果頂板堅硬且完整，則使用帶帽點柱；如果頂板破碎，有裂隙與工作面相垂直，則要設(shè)置走向棚，工作面的上下頭之類壓力較大之處還要以木垛、叢柱進行加固。

4.2 確保支護質(zhì)量

在支護材料的選擇上要嚴格謹慎，選擇盡可能優(yōu)質(zhì)的材料，同時對支護的密度和堅固性加以確保。另外，如果支柱發(fā)生崩倒或折斷需要及時予以更換，柱窩的深度要達到150毫米以上，具體數(shù)值則應(yīng)由底板的巖性來決定。

當回采工作面的地段存在斷層、褶曲、頂板錯動等特殊地質(zhì)構(gòu)造或者需要通過舊巷道時，要按具體的情況采取確保支護質(zhì)量的相應(yīng)措施。如果工作面需要通過斷層，則斷層側(cè)要以木垛加固；如果工作面需要通過舊巷，則在靠近舊巷之前就應(yīng)對工作面推進的方向加以調(diào)整，務(wù)必斜交于舊巷，且在斜交處上下的支護密度要注意加強。endprint

采煤工作在進行落煤時使用的小炮、震動炮會對支護和頂板產(chǎn)生一定的破壞，因此要盡量壓低其破壞程度。具體來說，炮眼的位置需要合理布置，炮眼數(shù)量和裝藥量也不能過多，否則爆破可能會崩倒支架，進而引發(fā)冒頂事故。如果工作面的頂板已經(jīng)破碎，則一定要將放炮距離縮短一次，如果有必要，可以以人力手鎬進行作業(yè)。

4.3 敲幫問頂檢查

在有支護的區(qū)域，以手鎬或鋼釬等工具對工作面中尚未添加支護的巖層進行敲擊，從發(fā)出的聲音判斷巖體內(nèi)部是否有松動、斷裂、離層等現(xiàn)象。這種檢查方法簡單可靠，可以有效預(yù)防頂板事故。另外為了減少頂板來壓時的突然傷害，煤壁上不能留傘檐，否則有可能突然片落。

4.4 觀察來壓預(yù)兆

使用信號點柱對頂板的壓力變化與來壓預(yù)兆進行觀測，具體方法為工作面上每15～20米的距離設(shè)置一根木點柱，點柱直徑須控制在14毫米以下，且柱子的中部去除1/3柱徑。當頂板來壓，產(chǎn)生壓力變化時，設(shè)置的點柱會先行折斷，對工作人員起警示作用，此時及時加強支護就可以預(yù)防冒頂?shù)陌l(fā)生。

4.5 實施重點支護

回采工作面的上下出口是冒頂事故發(fā)生的高發(fā)地段，因此應(yīng)針對這個區(qū)域的支護工作予以重點加強。不只要以一梁三柱的形式進行加強支護，而且需要設(shè)置范圍在20米以上的超前抬棚維護。如果頂板實際承受的壓力過大，還要在靠老塘的一側(cè)增設(shè)木垛。

5 結(jié)語

回采工作面的特殊地段因為各自特殊的地質(zhì)條件或工程性質(zhì)而使得其頂板容易變形，最終導(dǎo)致頂板事故，因此在對這些地段的頂板進行管理時要與實際的各項因素相結(jié)合，將科學(xué)的管理技術(shù)應(yīng)用到實踐中去，保證煤礦工程頂板的安全，最終實現(xiàn)煤礦開采的科學(xué)化、安全化、可靠化。

參考文獻

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