綜采工作面頂板破碎原因分析及控制技術(shù)研究

宋榮光　王鵬智

摘要：本文深入分析了孔莊煤礦綜采工作面頂板破碎的原因，詳細介紹該礦綜采工作面破碎頂板管控技術(shù)措施，為其他具有同樣的地質(zhì)條件的煤礦生產(chǎn)單位提供經(jīng)驗借鑒。

關(guān)鍵詞：綜采工作面;頂板破碎;頂板控制技術(shù)

1.概況

孔莊井田屬于大屯礦區(qū)，主采煤層石炭二疊紀山西組7、8號煤層。井田的地質(zhì)條件比較復雜，斷層發(fā)育，分布密度較大，對采區(qū)的劃分、巷道布置、工作面的正常推進以及安全生產(chǎn)有較大影響。

7號煤層，沉積厚度2.33～6.46米，一般厚度3.5～4.5米，煤層結(jié)構(gòu)簡單，直接頂板為砂質(zhì)泥巖，厚度1～5米，老頂為細、中粒砂巖，底板為砂質(zhì)泥巖。8號煤層上距7號煤層6.8～30米，平均距離20米，沉積厚度0～5.85米，平均厚度2.62米，沉積不穩(wěn)定，煤層結(jié)構(gòu)較復雜，一般有1～2層0.14～3.23米的夾砰，偽頂為0.8～3.5m厚泥巖、砂質(zhì)泥巖，直接頂板為細砂巖，底板為砂質(zhì)泥巖。

2.綜采工作面頂板破碎原因分析

2.1地質(zhì)客觀因素

2.1.1煤巖層強度

工作面頂板本身是由泥巖、砂質(zhì)泥巖以及煤組成的復合頂板。砂質(zhì)泥巖灰黑色、致密、塊狀、含砂不均、自上而下漸少較多植物化石及碳化體，自身強度低，破碎所需壓力小，完整性較差。

2.1.2斷層等地質(zhì)構(gòu)造影響

孔莊井田斷層極為發(fā)育，斷層附近煤巖體受擠壓變形，節(jié)理裂隙發(fā)育，破壞了頂板的完整性。另外，斷裂處頂板多被粉狀、泥狀物充填，表面光滑、附著力差，在重力的影響下易破碎掉落。部分斷層區(qū)域巖層受頂板裂隙水影響，吸水軟化，完整性差。

2.2人為主觀因素：

2.2.1空頂導致頂板破碎

（1）割煤質(zhì)量差，頂板不平出現(xiàn)臺階、采高超高等，支架接頂不實，局部頂板空頂;

（2）煤壁區(qū)片幫抽頂，端面距超標，支護不及時;

（3）頂板破碎區(qū)域支架大起大落;

（4）漏冒頂區(qū)域接頂不實，引發(fā)持續(xù)漏冒頂?shù)取?/p>

2.2.2支架支護狀態(tài)差導致頂板破碎

（1）支架歪斜，與頂板線接觸將頂板切碎;

（2）支架“高射炮”，造成支架上碎頂漏空，引發(fā)片幫抽頂;

（3）支架大起大落，造成頂板錯差、漏空;

（4）支架擠架、咬架，移架反復升降，對頂板反復支撐，破壞頂板的完整性。

2.2.3采動應(yīng)力影響導致頂板破碎

（1）周期來壓影響，工作面老頂周期性破斷，煤壁區(qū)承載壓力增大，造成煤壁區(qū)片幫漏頂。

（2）工作面推采速度過慢影響，造成煤壁區(qū)承載壓力增大，片幫抽頂。

3.綜采工作面破碎頂板控制技術(shù)

3.1合理布置工作面

（1）合理布置工作面開采順序，減少臨近采空區(qū)應(yīng)力疊加影響;

（2）盡可能讓落差較大斷層與工作面斜交布置，減少斷層同時暴露范圍。

3.2支架選型

（1）支架具備足夠的工作阻力，防止周期來壓或見方期間老頂大面積跨落，造成支架壓死、頂板出現(xiàn)大面積漏冒頂現(xiàn)象;

（2）選擇伸縮性能好的支架，片幫發(fā)生時，能夠最大限度的縮小端面距;

（3）提高支架產(chǎn)品質(zhì)量。

3.3加強頂板基礎(chǔ)管理

3.3.1合理控制工作面推采速度

保持正規(guī)循環(huán)，保證工作面持續(xù)穩(wěn)步推進，防止不規(guī)律生產(chǎn)造成的壁側(cè)承載壓力增大，片幫抽頂現(xiàn)象發(fā)生。

3.3.2加強割煤質(zhì)量管理

（1）確保割平頂?shù)装澹乐鬼數(shù)装宄霈F(xiàn)臺階造成支架接頂不實;

（2）嚴格控制割煤速度，保證割煤后及時移架，頂板得到有效支護;

（3）嚴格控制采高，防止支架超高使用;

（4）遇頂班破碎時，及時過底刀護頂。

3.3.3及時進行支護

（1）割煤后及時帶壓擦頂移架，并保證支架一次支撐到位，初撐力達標;

（2）片幫區(qū)域及時移超前支架;

（3）端面距超標區(qū)域及時挑走向梁打貼幫柱維護頂板。

3.3.4超前鋪網(wǎng)維護

提前對已知、預(yù)知頂板破碎區(qū)域進行鋪網(wǎng)上半圓木造人工假頂，減少架間漏矸，改善頂梁與頂板接觸狀態(tài)，提高支架支護強度。

3.3.5加強支架支護狀態(tài)調(diào)整

（1）及時調(diào)整支架調(diào)斜。工作面受輸送機上竄下滑影響，支架易出現(xiàn)調(diào)斜、支架擠架咬架現(xiàn)象，嚴重降低支護質(zhì)量。

（2）移架過程中正確使用支架調(diào)平千斤頂、側(cè)護板，避免支架“高射炮”。

（3）抽冒頂區(qū)域及時接實頂板，消除錯差，避免支架與頂板線性接觸，保證支架支撐有力?？枕攪乐貐^(qū)域使用單體幫扶支架，防止支架歪斜、倒架。

3.3.6超前加固幫頂止片護頂

（1）超前錨網(wǎng)梁聯(lián)合支護。對頂板破碎區(qū)域上、下兩端完整頂板進行錨網(wǎng)梁加固，由兩端向中間逐步壓縮頂板破碎范圍。

（2）超前注膠加固煤巖體。充填加固煤壁裂隙，增強幫頂?shù)耐暾?，抑制片幫漏頂現(xiàn)象發(fā)生。

4.結(jié)語

孔莊煤礦綜采工作面頂板破碎，往往發(fā)生在斷層區(qū)域附近，以“片幫抽頂”為主要類型。在長期頂板管理工作中，該礦正式通過加強割煤、支護、鋪網(wǎng)維護，特殊復雜地質(zhì)條件下通過超前錨網(wǎng)索、注膠加固等一些列綜合措施，保證了工作面的安全、順利、穩(wěn)步回采。此控制方案可為其他具有類似條件的礦井管理綜采工作面頂板提供一定的參考價值。

參考文獻：

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[3] 任彥杰，綜采工作面遇破碎頂板期間的安全管理研究[J]，能源與節(jié)能，2017，09，184-185.

（作者單位：上海大屯能源股份有限公司 孔莊煤礦）