煤礦綜采工作面初次放頂頂板控制技術(shù)研討

張丁丁

【摘 要】在煤礦的開采活動(dòng)中，綜采工作十分重要。綜采工作的回采率、煤炭質(zhì)量需要不斷提高，工作人員的人身安全更是重中之重。因此，煤礦行業(yè)要對(duì)相關(guān)工作進(jìn)行技術(shù)研究。

【Abstract】In the coal mining activities， fully mechanized mining is very important. The recovery rate and coal quality of fully mechanized mining need to be improved， the personal safety of staff is the most important. Therefore， the coal mining industry need to carry out the technical research on related work.

【關(guān)鍵詞】綜采；初次放頂；控制技術(shù)；冒頂

【Keywords】fully mechanized mining； first roof caving； control technology； roof fall

【中圖分類號(hào)】TD721 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-1069（2017）04-0185-02

1 引言

隨著科技的進(jìn)步，采礦行業(yè)的技術(shù)也在不斷更新?，F(xiàn)在的煤炭開采企業(yè)已大規(guī)模機(jī)械化，目的在于降低成本，提高效率。在機(jī)械化采煤活動(dòng)中，初次放頂需要弄清楚初次來壓并掌握初次放頂?shù)目刂圃?，進(jìn)行安全控制。在實(shí)際的生產(chǎn)工作中，經(jīng)常會(huì)發(fā)生由于頂板高度、頂板類型采集不準(zhǔn)確和老頂斷裂等原因?qū)е碌陌踩鹿?，使初次放頂效率低下，回采率不?0%。為此，論文根據(jù)初次放頂?shù)男枰?，?duì)放頂?shù)木嚯x、高度等參數(shù)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，通過把相關(guān)技術(shù)措施進(jìn)行規(guī)范，提高煤炭的回采率以及在井下的安全系數(shù)，期望能夠在滿足經(jīng)濟(jì)效益需求的同時(shí)，滿足安全效益的需求。

2 結(jié)合營盤壕煤礦探究初次放頂工作對(duì)頂板控制的需求

2.1 初次放頂工作對(duì)頂板控制的需求

初次放頂根據(jù)頂板的類型，一般分為兩類：一是開采到一定距離后，冒落的高度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)并能自行冒落；二是開采了一定的距離后，頂板沒有冒落的現(xiàn)象，以及冒落高度沒有達(dá)標(biāo)準(zhǔn)需要采用人工的方法進(jìn)行放頂。充分跨落的直接頂，一般是復(fù)合頂板或其他穩(wěn)定型的頂板。在該種情況下，由于頂板的整體性較差，在開采中可以自行跨落，不需要采用人工挑頂?shù)确椒?。在這種情況下，實(shí)際的施工工作要特別注意，以防止垮頂、漏頂?shù)仁鹿实陌l(fā)生。由于煤層各層的成分、壓力、硬度存在差異，根據(jù)不同的煤層要進(jìn)行不同的處理，如圖1所示。

2.2 營盤壕煤礦首采工作面地質(zhì)概況

營盤壕煤礦工作面地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，煤層走向變化不大，整體呈現(xiàn)為南高、北低，傾角0～7°，平均3°。斷層不甚發(fā)育，但小型褶曲較發(fā)育，小型褶曲對(duì)工作面運(yùn)輸及排水有一定的影響，工作面內(nèi)無巖漿巖體、陷落柱等地質(zhì)構(gòu)造?；卷敒榉凵皫r、細(xì)砂巖，平均厚度為16.9m，直接頂為砂質(zhì)泥巖，平均厚度為6.88m。

3 初次放頂時(shí)頂板控制流程

3.1 參數(shù)設(shè)計(jì)

有些頂板分層的厚度大，結(jié)構(gòu)有很強(qiáng)的致命性對(duì)此要進(jìn)行強(qiáng)制的人工挑頂，并需提前將挑頂?shù)臅r(shí)間、高度、放頂?shù)牟骄嗪头绞降却_定。部分頂板材質(zhì)過硬，開采時(shí)頂板沒有充分冒落，形成懸頂，不對(duì)其進(jìn)行有效處理會(huì)使開采工作存在巨大安全隱患。這時(shí)就要通過初次放頂?shù)娜斯し绞接枰蕴幚?。通過礦壓觀測(cè)和以往的開采經(jīng)驗(yàn)可以得知，開采的切眼推進(jìn)后，頂板處將會(huì)形成簡(jiǎn)支梁，簡(jiǎn)支梁上荷載均勻，支點(diǎn)一般在采面的煤壁上和切眼的煤壁上，如果簡(jiǎn)支梁跨度過大，正應(yīng)力上升到破壞值，頂板就會(huì)受到破壞，進(jìn)而垮落，這就是常說的初次來壓。上層頂板的下沉量如果小于下層頂板，我們可以認(rèn)為它們不會(huì)相互影響，反之我們就需要強(qiáng)化挑頂力度，強(qiáng)制放頂。人工放頂?shù)姆椒〞r(shí)是以爆破的方法強(qiáng)行切斷頂板，使其完全冒落，成為墊層，再逐步削弱產(chǎn)生的頂板壓力和沖擊荷載。一般情況下，在采空區(qū)填充的矸石，只要達(dá)到采空和放頂高度總和的2/3，就會(huì)能夠產(chǎn)生預(yù)期的效果。實(shí)際工作時(shí)，通過將相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行經(jīng)計(jì)算，就可以得出合適的打眼深度。

3.2 礦壓觀測(cè)

在采面從切眼向外部推進(jìn)的時(shí)候，頂板懸漏的面積跨度增加到一定程度時(shí)，會(huì)產(chǎn)生撓曲和下沉等現(xiàn)象。煤壁前方增加了支撐壓力，頂板的下沉速度變快。一般處在煤壁前方最先出現(xiàn)頂板斷裂，使支撐壓力往煤壁側(cè)進(jìn)行收縮，平巷頂板速度加快，片幫增加，斷面縮小。回采工作面中，在上道下幫按15m的間距對(duì)測(cè)線進(jìn)行設(shè)置，對(duì)礦壓進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測(cè)。如果頂板斷裂，初排迅速下沉，表示頂板將要來壓。之后末排頂板的下沉速度比初排大時(shí)，說明頂板來壓已經(jīng)出現(xiàn)。開采頂板煤層的時(shí)候，巖石較為規(guī)則。通過觀測(cè)礦壓的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，根據(jù)巖梁的活動(dòng)規(guī)律，進(jìn)行分析，找到頂梁的斷裂位置，從而對(duì)放頂結(jié)果進(jìn)行準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)[1]。

3.3 初次放頂?shù)捻敯蹇刂?/p>

初次放頂?shù)倪^程中，對(duì)直接頂要進(jìn)行“限定變形”控制，保證直接頂和老頂之間不出現(xiàn)大范圍的分離層，并保證直接頂在頂?shù)目刂茀^(qū)中的完整性[2]。采用這種操作方式的原因，首先，避免在直接頂破碎時(shí)發(fā)生回柱和頂板漏冒造成人員受傷的現(xiàn)象；其次，避免來壓時(shí)老頂發(fā)生切頂垮面。因此，要在切眼推進(jìn)的環(huán)節(jié)就對(duì)液壓支架的初排支撐力進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)測(cè)，每一次放頂之前都要提高支撐能力，對(duì)液壓支架給壓。除了對(duì)直接頂進(jìn)行控制，在初次放頂?shù)臅r(shí)候，也要嚴(yán)格監(jiān)控老頂?shù)拿奥淝闆r，確保老頂在綜采工作中跟隨采面一同推進(jìn)。老頂跨度過大會(huì)出現(xiàn)下沉和撓曲現(xiàn)象，直接頂也會(huì)隨著之下沉。

4 初次放頂時(shí)頂板的控制技術(shù)

4.1 采面端頭控制技術(shù)

大梁使用4.2m的π型鋼制梁配合液壓支架，大梁的組數(shù)要依據(jù)采面端頭到臨近架的距上巷上幫與距下巷下幫實(shí)際距離而定；兩梁一組，大梁組的間距是0.8m，組內(nèi)距是0.2m，大梁和臨近支架之間的距離不能超過500mm，和巷幫的距離不能超過500mm，同一大梁的支柱間距是0.8m，相鄰大梁之間的距離不超過500mm。在上、下端頭的頂板破碎時(shí)，大梁之間要用厚度不低于150mm的半圓木背頂。大梁跟著采面的推進(jìn)向前移動(dòng)，每次前移1.2m，并要設(shè)置好戧棚，每組大梁都要支設(shè)戧柱。單體液體柱的初撐力不能低于90kN，要經(jīng)常二次注液，確保單體柱的初撐力達(dá)到90kN以上。

4.2 端頭尾巷的控制技術(shù)

處在切頂線的尾巷密集柱，一定要打牢、打齊，進(jìn)行連鎖；密集柱的間距是400mm，單體柱的初撐力不能低于90kN，要經(jīng)常二次注液，保證初撐力強(qiáng)度符合標(biāo)準(zhǔn)。若果上下端頭的壓力過大，可以通過增設(shè)木垛數(shù)量加強(qiáng)支護(hù)。上巷與下巷的切頂線到采空區(qū)之間的鋼帶、錨桿螺帽和錨盤一定要回收。將密集支柱打好，使用編織袋制作擋墻，減少漏風(fēng)，將瓦斯?jié)舛冉档汀?/p>

4.3 綜采面頂板的控制技術(shù)

在采面的工作過程中，必須嚴(yán)格執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，泵站壓力不能低于31.5MPa、支架的初撐力不能低于16128kN、工作的阻力不得低于設(shè)計(jì)要求。安全閥保證可靠有效壓力表要保證數(shù)據(jù)顯示正確。支架接頂要保證嚴(yán)密，工作面要確保采直割平，采高達(dá)標(biāo)，底煤不丟棄，頂板不切割。將支架拉成不倒、不歪且不背架的直線，接頂要嚴(yán)密。要由班組長(zhǎng)對(duì)排尾拉架的工作現(xiàn)場(chǎng)指揮，先將空頂處進(jìn)行支護(hù)，準(zhǔn)備好再進(jìn)行，保證拉架的過程中，頂梁要與頂板存在超過100mm的距離。在綜采工作初次放頂之前，要在回風(fēng)巷和運(yùn)輸巷設(shè)置礦壓初測(cè)牌，以對(duì)初次來壓和老頂來壓的步距進(jìn)行確定。

5 結(jié)論

在機(jī)械化采煤的過程中，綜采工作面里的初次放頂工作非常重要，對(duì)采煤的質(zhì)量、回采率和安全性有重大的影響。論文對(duì)綜采工作面中，初次放頂?shù)募夹g(shù)進(jìn)行分析和探究。通過對(duì)頂板壓力的監(jiān)測(cè)，提升對(duì)初次來壓預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確度，再根據(jù)不同采場(chǎng)的特點(diǎn)，采用不同的控制技術(shù)，保障綜采初放的安全性，對(duì)于實(shí)際應(yīng)用綜采初次放頂技術(shù)具有現(xiàn)實(shí)意義。

【參考文獻(xiàn)】

【1】孫連勝，齊海清，馮彥軍，等.水力壓裂技術(shù)在錦界煤礦初次放頂中的應(yīng)用[J].煤礦開采，2015（06）：97-100.

【2】劉育星.淺析煤礦井下綜采工作面頂板管理的主要策略[J].中小企業(yè)管理與科技（上旬刊），2013（05）：189-190.