特殊地質(zhì)條件下掘進(jìn)工作面頂板控制技術(shù)

石奮偉

摘 要：水、火、瓦斯、粉塵和頂板事故一向被稱為煤礦生產(chǎn)過程中的“五大災(zāi)害”。頂板事故也在煤礦挖掘的過程中也占有很大的比重，甚至?xí)诰蜻M(jìn)工作中造成很大的傷亡。因此，只有在煤礦掘進(jìn)的過程中全面加強(qiáng)對工作頂板的控制和管理，才能夠使得掘進(jìn)的過程更加順利地進(jìn)行。本文結(jié)合實(shí)際的工程案例，主要分析特殊地質(zhì)條件下掘進(jìn)工作面頂板控制技術(shù)的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：特殊地質(zhì)條件;掘進(jìn)工作面;頂板控制;控制技術(shù)

各類冒頂事故會造成不同程度的人員傷亡。掘進(jìn)工作面的冒頂狀況將會直接和煤礦生產(chǎn)有直接的關(guān)系。因此，與掘進(jìn)工作面有關(guān)的頂板控制技術(shù)在很多時候?qū)l(fā)揮著非常關(guān)鍵的作用。因此，尤其需要在煤礦巷道掘進(jìn)的過程中做好特殊地質(zhì)條件下的頂板控制工作。本文結(jié)合實(shí)際的案例，全面分析特殊地質(zhì)條件下掘進(jìn)工作面的頂板控制技術(shù)。

1 特大斷面巷道實(shí)際案例運(yùn)用

工程案例：某巷道掘進(jìn)工作面由于充滿斷層，所以產(chǎn)能的狀況非常不穩(wěn)定。不僅巖層在生產(chǎn)的過程中顯得非常松散，而且煤層的角度則被控制在17度-21度之間，平均角度為19.6度。工作面煤層的最大厚度為5.05m，最小厚度為4.3m，平均厚度為4.766m.整個煤層的頂板由下到上依次可以由中粒砂巖段、斷層角礫段和粗粒砂巖段組成[1]。整個半圓拱形的巷道斷面寬度為4200mm，高度為3200mm。

2 斷層掘進(jìn)工作面頂板控制技術(shù)

在進(jìn)行煤礦巷道掘進(jìn)的過程中非常日哦你以發(fā)生頂板離層和冒頂?shù)默F(xiàn)象。因此，在掘進(jìn)的過程中尤其需要綜合地考慮支護(hù)參數(shù)、掘進(jìn)坡度和起坡位置等因素來制定可靠的斷層通過方案。

2.1 巷道頂板支護(hù)設(shè)計過程

2.1.1 巷道頂板施工

通過采用錨桿、鋼帶和金屬網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)的方式來進(jìn)行具體支護(hù)。在錨桿錨力和金屬鋼帶聯(lián)合作用的情況下。頂板的巖石內(nèi)部會形成一個非常穩(wěn)定且具有支撐能力的剛性的承載體。這樣一種承載體可以被當(dāng)作一個支承點(diǎn)。頂板的壓力就可以通過組合梁來傳遞到巷道兩側(cè)的深處。

2.1.2 巷道高幫和低幫支護(hù)

可以采用錨桿、鋼帶和籬笆網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)的方式來更好地進(jìn)行支護(hù)。金屬網(wǎng)不僅能夠有效地兜著錨桿之間的煤體。另外也能夠通過和鋼帶更好地聯(lián)合來和錨桿連成一個整體，從而更好地增強(qiáng)巷道一側(cè)的抗壓能力。

2.2 確保運(yùn)用最優(yōu)的方案來迅速通過斷層

先要探查清楚斷層的落差、走向和位置等信息。之后再有效地確定最佳的起坡位置和掘進(jìn)的坡度。并確保在揭露斷層之前就選擇合適的位置進(jìn)行起坡操作，并有效地將掘進(jìn)的哦獨(dú)保持在6度左右。只有讓斷層盡可能多地和煤礦巷道和半煤巖巷道相互的聯(lián)系，才能夠保證設(shè)備能夠快速通過斷層。其中，52305的運(yùn)輸巷和52306的回風(fēng)巷曾經(jīng)8次遇到斷層構(gòu)造，最大的落差曾經(jīng)達(dá)到了17.3m。只要能夠采用關(guān)鍵的措施才能夠使8個斷層能夠在最短的時間內(nèi)都順利快速的通過。

2.3 全面優(yōu)化采煤工藝

由于此次采煤過程中煤層的平均厚度為5.6m，局部煤層厚度甚至可以達(dá)到8.4m。由于整個工作面的高度超過5m，這也就使得工作面上方頂板維護(hù)的難度得以加大，生產(chǎn)的過程中也確實(shí)經(jīng)常會出現(xiàn)冒頂?shù)默F(xiàn)象。最終才決定采用放頂采煤法來全面地進(jìn)行采集。因?yàn)橐跃C合機(jī)械化為基礎(chǔ)的采煤工藝有阻力大、采高高和兩柱低等特殊的優(yōu)點(diǎn)。因此，也就可以更好地提高煤炭的采出率，并能夠在之后更好地保證工作面上方頂板的穩(wěn)定程度，避免再次出現(xiàn)大面積的冒頂事故。

2.4 全面檢測掘進(jìn)工作面的礦壓

按照相關(guān)的規(guī)定，在本次施工的過程中安裝了本安型頂板離層儀。注意將離層儀安裝在距離巷道跨度較大的位置，并在每隔開一定時間之后，安排專業(yè)的人士來記錄頂板離層儀的讀數(shù)。最終再將讀數(shù)繪制成專業(yè)的曲線，以便能夠?yàn)楹罄m(xù)掘進(jìn)和支護(hù)的過程提供有用的參數(shù)和依據(jù)。

2.5 全面監(jiān)測綜采工作面的礦壓

在該煤礦的內(nèi)部建立了一個液壓支架數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，這樣就能夠有效地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的連續(xù)觀測，以便能夠在每割一刀煤的基礎(chǔ)上有效地記錄一次數(shù)據(jù)。之后再用專門的軟件來導(dǎo)出相關(guān)的數(shù)據(jù)，最終生成txt文件和報表。通過有效記錄周期來壓支架受力的情況、安全閥開啟的程度和頂板的滲漏的情況來哦更好地改善管理的方案。

2.6 優(yōu)化掘進(jìn)的工藝

如果采用連續(xù)的掘進(jìn)工藝來挖掘該煤礦往往需要花費(fèi)大量的時間，從而進(jìn)一步增加了掘進(jìn)面迎頭和空頂?shù)臅r間。這樣迎頭處經(jīng)常會因此發(fā)生冒頂?shù)氖鹿?，從而威脅礦井的安全生產(chǎn)，也使得整體掘進(jìn)的效率得以降低。而如果有效地采用掘進(jìn)錨桿一體化的施工工藝，則能夠在短時間內(nèi)提高掘進(jìn)工藝和地質(zhì)條件的匹配程度。這樣，能夠更好地提高掘進(jìn)的質(zhì)量，縮小了空頂?shù)臅r間，而且整體掘進(jìn)的速度也變得更加快。

3 結(jié)束語

本文結(jié)合實(shí)際的案例，通過采用綜合的方式來優(yōu)化采煤工藝和掘進(jìn)工藝，并通過加強(qiáng)工作面的礦壓監(jiān)測來更好地提高頂板的穩(wěn)定性。根據(jù)實(shí)際的結(jié)果來看，頂板的穩(wěn)定性也有了明顯的提高，從而為后續(xù)的頂板管理工作提供了更多借鑒的意義。相信今后，隨著頂板處理技術(shù)不斷地進(jìn)步，掘進(jìn)工作面的頂板處理技術(shù)會有更大的進(jìn)步。

參考文獻(xiàn)：

[1]王成明，鞠文君，薛友興等.錨索補(bǔ)強(qiáng)加固技術(shù)的應(yīng)用[J].煤礦開采，2015（3）：139-144.