淺談煤礦大采高綜采工作面頂板管理

陳兵

【摘 要】在常規(guī)的綜采工作面頂板管理工作中，通常要求頂板平整完好，不掉頂、不漏頂，其兩側(cè)頂板支護(hù)也安全可靠。而對(duì)于“三軟”煤層而言，科學(xué)、有效的頂板控制與管理就是確保其工作面能夠正常回采的關(guān)鍵。文章以某礦1121（3）工作面為例，探究綜采工作面頂板的特點(diǎn)及其管理措施，希望對(duì)相關(guān)工作有所幫助。

【關(guān)鍵詞】煤礦；大采高；綜采工作面；頂板管理

頂板管理是大采高工作面回采工作中重要的組成部分之一，也是確保工作面安全生產(chǎn)和管理的關(guān)鍵。而1121（3）工作面的煤層賦存狀況屬于典型的大傾角、大采高、多斷層、高瓦斯、“三軟”煤層，地質(zhì)條件復(fù)雜，因此，加強(qiáng)對(duì)其頂板管理的研究能夠?yàn)轭?lèi)似條件下的煤礦開(kāi)采工作提高可靠的技術(shù)支撐，具有十分重要的指導(dǎo)意義。

一、1121（3）工作面概況

1121（3）工作面位于采區(qū)內(nèi)13-1煤層的第二塊段，工作面面長(zhǎng)約200m，回采長(zhǎng)度為1672.8m，煤厚2.2～5.5m，平均煤厚4.1m。煤層傾角范圍2～5°，平均傾角為3°，由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，雖有局部受到構(gòu)造影響，但是整體趨于穩(wěn)定。1121（3）工作面頂?shù)装鍘r性如表1所示。

1121（3）工作面開(kāi)采時(shí)選用的“三機(jī)”配套設(shè)備分別為ZZ6000/21/42型液壓支架、MG400/920-WD型采煤機(jī)和SGZ800/800運(yùn)輸機(jī)。

二、工作面頂板管理措施

（一）礦壓觀測(cè)及預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)

1121（3）工作面共安裝了136架液壓支架，利用ZYDC-3型綜采液壓支架壓力自記儀來(lái)對(duì)液壓支架工作阻力進(jìn)行測(cè)定。為確保測(cè)定的準(zhǔn)確性，在整個(gè)工作面布置5條測(cè)線，每條測(cè)線上都安排兩個(gè)測(cè)站，能夠有效測(cè)出支架前后立柱的初撐力、末阻力和工作阻力等，幫助工作人員掌握工作面頂板壓力大小和支架增阻狀況。在軌道順槽和運(yùn)輸順槽內(nèi)每隔3～5m用液壓式單體支柱測(cè)壓儀測(cè)定單體支柱的工作阻力，上下兩巷各布置3塊壓力表。從而分析頂板初次來(lái)壓步距、周期來(lái)壓步距等工作面及兩巷礦壓顯現(xiàn)及其變化規(guī)律，合理進(jìn)行工作面及兩端頭管理頂板。頂板壓力出現(xiàn)異常的情況主要有三種：一，工作面遇到了褶曲、斷層等異常構(gòu)造；二，工作面頂板巖性發(fā)生了變化，原有的堅(jiān)硬頂板轉(zhuǎn)變?yōu)槠扑轫敯?，?dāng)頂板有淋水時(shí)也會(huì)導(dǎo)致壓力異常；三，回采速度放慢，不能按正常循環(huán)回采時(shí)。除了礦設(shè)立的地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)機(jī)構(gòu)，綜采隊(duì)安排專(zhuān)人負(fù)責(zé)此項(xiàng)工作，使頂板管理具有較強(qiáng)的針對(duì)性。

（二）回采期間工作面頂板管理

1.常用措施

一，加強(qiáng)對(duì)機(jī)電設(shè)備的管理和檢修，提高開(kāi)機(jī)率，確保工作面快速推進(jìn)；二，采用追機(jī)作業(yè)方式，帶壓移架，移架后需要及時(shí)進(jìn)行護(hù)幫，局部若出現(xiàn)片幫掉項(xiàng)現(xiàn)象，在抵車(chē)后需要及時(shí)拉超前支架以支護(hù)頂板；三，工作面支架初撐力達(dá)到額定工作阻力的80%，泵站壓力不得小于30MPa，使支架有較高的初撐力，減少頂板對(duì)煤幫壓力，較好地控制住片幫、掉頂事故。

2.支架管理

由于液壓支架移動(dòng)時(shí)的穩(wěn)定性較差，因此，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，需要嚴(yán)格控制工作面采向，出現(xiàn)歪架時(shí)需要及時(shí)利用支架本身的調(diào)架千斤頂及DZ-28單體等進(jìn)行調(diào)整，確保支架項(xiàng)粱與工作面頂板之間接觸嚴(yán)密；同時(shí)，相鄰支架間要做到不擠不咬、錯(cuò)茬合理并且空隙均勻；此外，端頭支架易發(fā)生歪架現(xiàn)象，影響安全生產(chǎn)，對(duì)端頭支架增設(shè)防倒千斤頂，確保支架處于良好狀態(tài)。

3.工作面規(guī)格質(zhì)量管理

嚴(yán)格按回采層位組織施工，采高控制在3.8m左右，保持頂、底板平整，回采過(guò)程中工作面支架帶線作業(yè)，做到煤壁、支架、鏈板機(jī)成直線；支架垂直鏈板機(jī)、不歪斜。

4.端頭頂板管理

由于受到工作面采動(dòng)影響，工作面端頭頂板處經(jīng)常會(huì)發(fā)生片幫掉頂?shù)葐?wèn)題，因此需要加強(qiáng)對(duì)端頭頂板的管理工作。對(duì)于跨工作面機(jī)頭、機(jī)尾，需要用7.0m長(zhǎng)11#7-字鋼設(shè)雙排挑棚，以機(jī)頭、機(jī)尾交替邁步的方式前移；對(duì)于上下隅角，由于受錨梁網(wǎng)支護(hù)影響，收角后上下隅角不能及時(shí)充分冒落，超前工作面煤壁5m提前將錨索退錨，在上下隅角切頂線處用單體加補(bǔ)密集切頂點(diǎn)柱，用雙抗袋裝煤將上下隅角充填實(shí)。

5.過(guò)斷層期間頂板管理

對(duì)于1121（3）工作面等“三軟”煤層的過(guò)斷層環(huán)節(jié)，一般借助于功率較大的機(jī)電設(shè)備來(lái)硬過(guò)。在這一過(guò)程中，由于煤巖結(jié)合部頂板管理存在較大難度，因此，除了常規(guī)的頂板管理工作，還需要有針對(duì)性地采取一些管理措施：一，嚴(yán)格控制采高以減少破頂范圍和破項(xiàng)量。當(dāng)工作面臨近斷層面1Om時(shí)，需要提前進(jìn)入俯采或仰采狀態(tài)，以便能夠逐步降低工作面采高，當(dāng)采高降到2.8～3.2m左右時(shí)，進(jìn)入斷層帶；二，快速擦頂移架，減少空頂時(shí)間。拉架時(shí)，先降后立柱，再同時(shí)降前立柱和移架，待支架移動(dòng)后，立即將降柱手把扳回零位，使之擦頂移架。工作面頂板破碎段，拉架的錯(cuò)茬距離不小于15m，以此保證頂板的整體；三，在斷層影響范圍內(nèi)，需要嚴(yán)格進(jìn)行追機(jī)作業(yè)，同一階段只準(zhǔn)一茬拉架，確保移架時(shí)供液系統(tǒng)的液壓能夠有效達(dá)到快速移架的要求；四，對(duì)發(fā)生的頂板事故及時(shí)處理。當(dāng)工作面出現(xiàn)掉研、掉頂現(xiàn)象，應(yīng)立即處理，防止事故擴(kuò)大，同時(shí)，對(duì)片幫掉頂處可適當(dāng)多進(jìn)刀，以便及時(shí)拉架支護(hù)。工作面若發(fā)生較為嚴(yán)重的冒頂事敵，確實(shí)無(wú)法推進(jìn)時(shí)，可采取使棚的方法管理煤壁和項(xiàng)板。

6.工作面更換大件時(shí)的頂板管理

在為工作面更換大件時(shí)，檢修人員通常需要在煤壁附近的支架下進(jìn)行作業(yè)，此時(shí)，為確保安全，一方面要求檢修人員具有較強(qiáng)的自我保護(hù)意識(shí)，不站在架間，并且要時(shí)刻注意對(duì)頂板及煤壁情況的觀察；另一方面，則是采取一定的措施來(lái)加固煤壁和頂板的支護(hù)，具體可從以下兩方面入手：一，提前煤機(jī)轉(zhuǎn)移至頂板較為完好處，為支架留出一定步距，然后將半圓木放在護(hù)幫板中間，對(duì)煤幫進(jìn)行背幫處理，確保背嚴(yán)、背實(shí)；二，更換支架項(xiàng)粱、前探梁，需要降下支架，頂板出現(xiàn)較長(zhǎng)時(shí)間的空頂現(xiàn)象，安全威脅大。采取的做法是在檢修支架的兩端支架上架圓木，提前一至兩個(gè)小班開(kāi)始上圓木，工作面每推進(jìn)兩刀上一根，圓木合理搭接在兩側(cè)支架上，有效支護(hù)檢修支架上方頂板。

三、結(jié)束語(yǔ)

總而言之，科學(xué)、有效的管理措施是克服復(fù)雜地質(zhì)條件帶來(lái)種種困難、提高回采效率、實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)的重要前提，而1121（3）綜采工作面技術(shù)難度的解決也為綜采技術(shù)應(yīng)用范圍的拓寬提供了良好的思路。相信隨著我國(guó)煤礦生產(chǎn)技術(shù)與管理水平的不斷提高，大傾角、大采高、“三軟”煤層的開(kāi)采工作將取得更好地成績(jī)，并進(jìn)一步服務(wù)于社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

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