陽煤一礦大采高工作面頂板管理及研究

龔雪

（陽泉煤業(yè)（集團）有限責任公司一礦，山西陽泉045008）

陽煤一礦大采高工作面頂板管理及研究

龔雪

（陽泉煤業(yè)（集團）有限責任公司一礦，山西陽泉045008）

對陽煤集團一礦S8310大采高工作面回采過程中頂板管理進行了總結(jié)和探討，通過對工作面初采階段、過構(gòu)造階段、正?；夭呻A段、末采階段及采場圍巖控制等采取一系列針對性措施，有效的控制了頂板管理，為工作面安全高效生產(chǎn)創(chuàng)造了有利的條件，也為陽泉礦區(qū)大采高工作面頂板管理積累了經(jīng)驗。

大采高；頂板管理；研究；支護

0　引言

S8310工作面作為陽煤一礦第一個大采高工作面，集團公司以及礦上對頂板管理高度重視，除了與中國礦業(yè)大學合作開展了大采高工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律和采場圍巖控制研究項目來預(yù)測大采高工作面頂板變化情況外，同時還成立工作面頂板管理及礦壓觀測領(lǐng)導組，明確各單位職責，加強頂板監(jiān)測監(jiān)控。制定并實施了工作面初采階段、過構(gòu)造階段、正常回采階段、末采階段，以及采場圍巖控制等詳細的頂板管理制度和措施，保障頂板安全。

1　初采期間頂板管理技術(shù)

（1）初采前必須將工作面煤壁的塑質(zhì)錨桿托板、螺帽取掉。初采前30 m以調(diào)整工作面采高為主，30 m后工作面采高必須達到6.3 m，機組司機必須放慢采煤機速度，以防割支架頂梁或護幫板，同時密切注意機組及煤幫變化情況，發(fā)現(xiàn)異常及時退出機組進行處理，確認安全后方可再次開機割煤。

（2）初采期間嚴格執(zhí)行初采技術(shù)措施中的頂板管理規(guī)定，采煤機司機要割平頂、底板，嚴格按照規(guī)程要求控制好采高，調(diào)節(jié)好支架中心距和支架的幾何形狀，達到“三直、二平、一凈、兩暢通”的要求，拉架滯后后滾筒3～5架；保證每架初撐力不低于10 128 kN；伸縮梁使用到位，及時伸出伸縮梁及護幫板，且滯后后滾筒不超過5架；當伸出伸縮梁以后端面距仍大于0.8 m時，要及時提前過架。

（3）加強對進風巷、回風巷及工作面上、下端頭頂板的觀察，工作面上、下端頭及超前維護范圍應(yīng)嚴格按照回采作業(yè)規(guī)程規(guī)定加強支護，且支護完好；進風在靠煤柱幫20 m范圍內(nèi)支設(shè)兩排點柱，回風超前支護采用四組ZCZ10000/26/45型超前支架支護；進風端頭、超前支護使用單體柱支護時，必須進行現(xiàn)場壓力監(jiān)測，且單體柱的初撐力不得低于11 MPa，回風端頭支架和超前支架的移動步距必須協(xié)調(diào)一致，要最大限度地減小兩個頂梁之間的間隔距離。拉架時首先將第一組支架推前后使其達到初撐力要求，再將第二組支架降到合適高度（20 mm）向前拉架，嚴禁兩組支架及機尾的端頭支架與超前支架同時降下［1］。

（4）工作面頂板破碎時，支架工拉架時應(yīng)追機帶壓拉架，且此時不得采取自動拉架方式拉架，拉架滯后機組上滾筒1～2個架。移架要做到少降、快拉、快升，保證及時支護頂板。在移架時，人員必須站在安全地點，當頂板不好或片幫嚴重時必須提前拉架，當工作面出現(xiàn)局部冒頂時，應(yīng)采用由冒落區(qū)兩側(cè)向冒落區(qū)中部提前過架的方式過架，逐步縮小冒落區(qū)的冒落范圍，當工作面連續(xù)3架冒落高度超過1 m，片幫深度超過3 m時，必須提前過架將護幫板全部展開。機組司機控制好機組速度，與拉架速度相適應(yīng)，避免造成工作面大面積空頂，另外采煤機割一架收一架前探梁及護幫板，嚴禁成組或超前將護幫板收回。

（5）初采期間，由于在大采高工作面采高控制方面沒有經(jīng)驗，加之首次接觸丈八煤直接頂，對頂板控制沒有引起足夠重視，對支架的自動補液功能認識不到位，12月16日0點班80架發(fā)生冒頂事故，流下來大量矸石壓住工作溜，清理工作溜的煤矸并對工作溜開關(guān)整定參數(shù)重新調(diào)整后，工作溜恢復(fù)了正常運行，影響時間一天。12月21日0點班72～82架再次大量流矸，共造成兩次冒頂流矸壓溜事故，事故發(fā)生后研究制定了應(yīng)急處理措施：首先，在頂板破碎區(qū)域打錨索，冒落在破碎區(qū)域5 m范圍內(nèi)打錨索鎖口防止冒頂區(qū)域擴大，冒落區(qū)先注填充劑（羅克休），充實后再注膠（煤巖體粘合劑）構(gòu)置假頂，采取此措施通過冒落區(qū)段；其次，決定采用“降采高，割直接頂，掩底煤”的方法來控制頂板，采高基本控制在5～6 m之間，隨著頂板的進一步好轉(zhuǎn)逐漸加大采高并全部開啟了自動補液功能，變被動支護為主動支護；再次，根據(jù)現(xiàn)場實際情況臨時調(diào)整了采煤工藝，由以前的割煤—拉架—頂溜“變?yōu)椤备蠲骸斄铩?，最大程度地縮小了工作面空頂時間。采取措施后工作面支架初撐力合格率達到95%以上，降低了工作面的片幫程度，有效的控制了頂板［2］。

（6）工作面初采期間，地質(zhì)科根據(jù)相關(guān)地質(zhì)資料提前預(yù)測前方煤層賦存及頂板變化情況［3］；生產(chǎn)技術(shù)科要作好礦壓觀測工作，掌握工作面初次來壓、周期來壓情況。初次來壓前及來壓期間，拉架工必須將支架手動升緊達到初撐力，泵站壓力必須達到37.5 MPa，支架工移過架后必須利用平衡千斤頂調(diào)整支架支護狀態(tài)，確保支架接頂嚴實，梁端距不超規(guī)程規(guī)定且開啟自動補液功能。

2　工作面過構(gòu)造期間頂板管理技術(shù)

（1）頂板破碎、冒落區(qū)域邊緣打注錨索。阻止了頂板冒落區(qū)域的擴大、延伸，注膠量明顯減少（一般冒落區(qū)域要注膠100桶左右，打注錨索后，冒落區(qū)域不再擴大，注膠30～50桶便可維護頂板）。過構(gòu)造期間工作面傾斜角度最大達-18°，走向角度-15°，受此影響，冒落邊緣采取主動支護后，在頂板穩(wěn)定的情況下，集合現(xiàn)場以及煤巖走向情況，結(jié)合采取放炮壓頂?shù)姆椒?，適當平緩、調(diào)整工作面推進角度，盡量避免過構(gòu)造期間工作面傾角大，導致采煤機超負荷運轉(zhuǎn)以致引發(fā)采煤機事故的不利局面。

（2）通過在煤壁打注玻璃鋼錨桿，有效控制了煤壁片幫問題。大采高工作面日常就有煤壁片幫問題現(xiàn)象，受構(gòu)造影響片幫現(xiàn)象更加顯現(xiàn)，最嚴重時工作面40余米范圍出現(xiàn)大面積片幫。打注玻璃鋼錨桿后，煤壁片幫現(xiàn)象得到緩解、控制，大大降低了人員在構(gòu)造區(qū)作業(yè)時的不安全系數(shù)，且最大限度保證了煤壁的完整性，利于頂板維護［4］。

（3）通過對頂板破碎、冒落區(qū)域加注煤巖體加固劑，塌頂、片幫現(xiàn)象明顯減少，同時減少支架蓬頂工作量，有效增加機組開機時間，減輕員工勞動強度，減少人員進入煤幫次數(shù)與工作時間，有效提高工作人員安全系數(shù)。

3　末采筑拉架巷期間頂板管理技術(shù)

從工作面剩余20 m開始，正式進入末采筑拉架巷階段，歷時22天，工作面末采筑拉架巷工作順利完工。

（1）末采前，搞好工作面工程質(zhì)量，保證采高控制在5 m。支架升平，做到“三直一平兩暢通”，要對支架的各種管路、閥組、千斤、立柱進行全面的檢查，確保齊全完好。頭尾進度要嚴格按停采聯(lián)系單停采。

（2）拉架巷采用?17.8 mm×5 200 mm錨索配合600 mm 14#槽鋼、柔性網(wǎng)（規(guī)格：22 m×47 m，共5卷）、金屬網(wǎng)沿工作面傾向全長聯(lián)合支護工藝。拉架巷凈高5 m，凈寬4 m。共布置6排錨索，拉架巷布置5排，支架前探梁壓1排。拉架巷筑完后，工作面煤壁幫全長打四排幫錨桿，用木托板壓緊柔性網(wǎng)。

（3）頂板條件好時，工作面拉架巷每做出20 m停機閉鎖工作溜，將護幫板打到位，臨時支護，然后進行打錨索作業(yè)。頂板壓力大時，每割煤5架停機閉鎖工作溜，然后打錨索作業(yè)，打錨索作業(yè)完畢后再進行下一循環(huán)。直到第六排錨索打起，做出拉架巷為止。臨時支護規(guī)格：用DW45-300/110單體柱配合2 m板木梁維護頂板（板木梁規(guī)格：1/2?0.2 m×2 m）緊貼煤幫支護，一梁兩柱，柱距1 m，板木梁沿傾斜方向布置。頂板破碎壓力較大時，必須將錨索間距縮小到0.8 m，如果錨索打不住時，在頂板破碎區(qū)域采取注膠措施，待頂板穩(wěn)定后再進行打錨索作業(yè)。

（4）特殊情況下，遇頂板下沉呈鍋底狀冒落，必須在頂板和金屬網(wǎng)間用板木梁等將該處頂板勾緊盤實，然后再打錨索托住板木梁，如果大范圍的頂板破碎或冒落高度大于1 m無法打錨索時，則采用注膠措施，再進行打錨索作業(yè)［5］。

4　總結(jié)

（1）工作面從切割巷推進30 m范圍內(nèi)為初采階段，在此期間生產(chǎn)過程中工作面支架必須拉成一條直線，并保證全部達到初撐力；工作面來壓時嚴格按支架基本操作要求進行，根據(jù)實際情況，選擇合理的拉架方式，加強工作面及兩巷支護，加強礦壓觀測，回進風巷道超前支護必須達到初撐力要求，防止來壓時造成順槽頂板冒落。各班相關(guān)負責人員以及現(xiàn)場安監(jiān)員要密切注意觀察老頂來壓情況，確保初采期間落山頂板順利垮落。

（2）工作面大傾角下坡期間，保證支架初撐力，控制好頂、底板工程質(zhì)量和兩巷推進度，防止出現(xiàn)倒架、咬架、溜子“上竄下滑”、凹溜、漂溜、安全出口不暢等現(xiàn)象，確保順利通過大傾角坡度段。

（3）工作面在過構(gòu)造期間，提前在構(gòu)造區(qū)段及邊緣，對煤巖體注漿加固，改善構(gòu)造頂板及兩幫的圍巖及煤體抗壓、抗剪強度，確保過構(gòu)造期間的頂板安全。

（4）加強受動壓影響巷道頂板管理，工作面回采期間受采動動壓影響采取超前工作面20 m范圍內(nèi)加強支護，進風超前采用單體帽柱支護管理頂板，回風超前采用四組ZCZ10000/26/45四柱兩列式中置式超前支護支架管理頂板。

（5）通過對S8310工作面回進風巷道及工作面的測站的頂板形變量監(jiān)測和礦壓監(jiān)測加強頂板管理，出現(xiàn)頂板下沉嚴重、礦山壓力顯現(xiàn)加劇時，必須及時采取措施維護頂板。對采動影響區(qū)域，提前采取打補強錨索和加支單體柱加強維護巷道頂板。

（6）工作面正常生產(chǎn)過程中，工作面泵站壓力要達到規(guī)定要求，加強支架等設(shè)備的檢修，支架出現(xiàn)竄、漏液等現(xiàn)象時，必須及時進行處理。若工作面頂板破碎或支架梁端距超過規(guī)定時，必須提前過架或打出護幫板及時控制頂板；若遇頂板破碎易冒落時，應(yīng)在采煤機割過煤后立即帶壓移架或隔架移架。支架工每次拉過支架后必須將支架升緊達到初撐力10 128 kN，展開護幫板；支架成一直線，其偏差不得超過±50 mm，中心距偏差不超過±100 mm；相鄰支架間不能有明顯錯差，支架不咬、不擠，架間空隙小于200 mm。局部出現(xiàn)片幫，深度不超過1 m時，必須及時拉超前架或伸出前探梁，保證支架梁端距不超過作業(yè)規(guī)程的規(guī)定。工作面片幫深度超過1 m時，支架工要追機移架，拉架滯后機組上滾筒2～3個架，移架要做到少降、快拉、快升，保證支架有效及時支護頂板，移過架后要及時拉超前架并伸出前探梁，展開護幫板。采煤機司機與收護幫板人員配合作業(yè)，割一架收一架，嚴禁成組或連續(xù)多架收護幫板，要密切配合控制好煤壁片幫。

［1］胡國偉，靳鐘銘.大采高綜采工作面礦壓觀測及其顯現(xiàn)規(guī)律研究［J］.太原理工大學學報，2006（02）：127-130.

［2］王貴虎，周更廷.大采高傾斜長壁綜采面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律［J］.礦業(yè)安全與環(huán)保，2005（03）：56-58.

［3］宋建國.大采高綜采面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律研究［J］.礦山壓力與頂板管理，2005（02）：19-21.

［4］馬振虎.大采高綜采工作面礦壓顯現(xiàn)及其控制［J］.煤炭工程，2005（07）：73-74.

［5］弓培林，靳鐘銘.大采高采場覆巖結(jié)構(gòu)特征及運動規(guī)律研究［J］.煤炭學報，2004（01）：7-11.

Yangmei No.1 Mine Large Mining Height Working Face Roof Management and Research

GONG Xue
（Yangquan Coal Industry（Group）Co.，Ltd.，No.1 Mine，Yangquan045008，China）

This paper summarizes and discusses the roof management in the mining process of S8310 mining area of Yangmei No.1 Mine. The paper adopts a series of measures to control the roof management，which can effectively control the roof management.It also has accumulated experience for the roof management in Yangquan mining area.

large mining height；roof management；research；support

TD327.2

A文獻標識碼：1009-9492（2015）12-0156-03

10.3969/j.issn.1009-9492.2015.12.047

龔雪，男，1985年生，山西大同人，大學本科，工程師。研究領(lǐng)域：采煤生產(chǎn)技術(shù)管理。

（編輯：王智圣）

2015-11-20