煤礦井下綜采工作面頂板管理的研究

張 濤

（山西潞安環(huán)保能源開發(fā)股份有限責任公司常村煤礦， 山西 長治 046000）

1 煤礦井下綜采工作面頂板存在的安全問題

1.1 地質(zhì)條件問題

通過對工況進行分析發(fā)現(xiàn)，頂板與相應的煤礦講下地質(zhì)狀況之間存在一定的聯(lián)系，對于不同材質(zhì)的巖層頂板，其安全性各有千秋，如表1 所示。假如煤層自身存在裂縫，那么將給煤層帶來更多的應力。從而出現(xiàn)形態(tài)不同的游離巖塊。這樣在實施支護保護時，往往會出現(xiàn)區(qū)域傾斜的現(xiàn)象[1]，由于頂層壓力過大出現(xiàn)坍塌的現(xiàn)象，最終出現(xiàn)冒頂事故。

表1 頂?shù)装鍘r層分析

1.2 支護材料與施工技術問題

由于煤礦井下綜采需要借助專業(yè)人員技術，從支護作業(yè)以及相應的施工技術來講，這些措施都會給頂板安全帶來較大的影響。因此，相關工作人員必須充分考察礦井地質(zhì)與工作環(huán)境，這樣才可以實施切實可行的工藝技術[2]，能夠有效地降低頂板安全隱患。與此同時，由于頂板所選用的材質(zhì)與頂板的安全性正相關，尤其對于大型頂板，必須充分考慮壓強的承載能力[3]，這些都都會對掘進工作效率產(chǎn)生影響。

1.3 工作面冒頂問題

由于采煤時必須用到采煤機，這樣就會出現(xiàn)拆除不適應的支護架，在拆除的過程中往往出現(xiàn)頂板松動的情況，當拆出之后回采面失去相應的支護[4]，這樣將導致頂板出現(xiàn)裂紋的現(xiàn)象。

1.4 頂板破碎問題

在煤礦下實施爆破時，往往對爆破位置的巖層產(chǎn)生破壞，這樣使得巖體周圍出現(xiàn)變換，最終出現(xiàn)頂板坍塌或者增加頂板冒頂?shù)娘L險。

1.5 巷道冒頂問題

在巷道采煤過程中，假如未設置相應的支護，往往會出現(xiàn)頂層坍塌。當工作在支護支架周圍[5]，并且支護不穩(wěn)定，那么將會給巷道巖體產(chǎn)生坍塌事故。

2 煤礦井下綜采工作面頂板的管理

2.1 巷道臨時支護材料的管理

以潞安集團某煤礦進行研究，此集團在礦井巷道施工過程中，選用臨時施工的方式：

1）對于矩形錨網(wǎng)巷道而言，當實施臨時支護保護時，先用吊環(huán)作為支護材料，材質(zhì)為Φ22 圓鋼，并且配置有Φ22 螺帽，數(shù)量為2 個，采用雙層焊接的方式將吊環(huán)和螺帽實施焊接。接著計算巷道面積，通常選用5.5 m 為分界點，這樣能夠依據(jù)不同的巷道，實施對應的支護保護。假如寬度不小于5.5 m，那么這時支護材料可以選取3 根前探梁，并且每根梁之間的距離設定為1.5～2 m，對于臨時支護而言，相對應的大板參數(shù)為：長、寬、厚分別為：4.0 m、0.3 m、3 cm。假如巷道寬度不大于5.5 m 時，那么這時支護材料可以選取2 根前探梁，并且每根梁之間的距離設定為1.5～3 m，對于臨時支護而言，相對應大板的長、寬、厚分別為3.5 m、0.3 m、3 cm。

2）對于拱形巷道與架棚巷道而言，使用臨時支護進行保護。對拱形巷道而言，通常借助卡子把兩個探梁分別固定在棚梁，并且梁間距控制在1.2 m 的范圍內(nèi)。對于架棚巷道而言，通常依據(jù)巷道的特點實施支護保護，對于寬度不大于5 m 的，相對應的大板參數(shù)為：長、寬、厚分別為：2.5 m、0.3 m、3 cm。對于寬度小于5 m的，相對應大板的長、寬、厚分別為3 m、0.3 m、3 cm。

3）對于特殊巷道對應的臨時支護，通常地質(zhì)容易出現(xiàn)大面積斷面的，往往需要實施臨時支護，必須設置防迎頭片幫裝置。假如斷面和底板之間的距離不小于1.5 m 時，首先對其實施防護管理，并且相應的大板參數(shù)寬高必須大于0.3 m 和3 cm，對應的寬度應該超過巷道寬度的60%[6]。

同時，嚴格規(guī)范臨時支護的安裝步驟。在安裝支護材料過程中，必須對前探梁實施嚴格的檢查，需要確定材料以及各個環(huán)節(jié)的是否連接完好，相應的工作人員必須具有完善的背頂材料，從而可以落實敲幫問頂工作。接著實施網(wǎng)片的鋪設以及相應的連接，與此同時安裝吊環(huán)，等完成安裝吊環(huán)之后，必須進行質(zhì)量檢測，從而保障緊固件發(fā)揮作用。當已經(jīng)完成前探梁架安裝，依據(jù)相應的工程需要鋪設大板，可以使用木楔將其背實。

2.2 棚頂頂板的管理

棚頂頂板對于綜采工作面的安全問題起著非常重要的作用。通常在制定支護保護時，往往需要參考煤層頂板高度與端面距離。假如頂板和店面之間的距離有1 m 時，棚頂?shù)募庸谭绞酵ǔＪ褂勉@眼插鋼針法，假如在進行檢測過程中，出現(xiàn)端面和對應的冒落高度兩者參數(shù)不匹配，那么需要實施頂棚支護幫助措施，這樣能夠防止出現(xiàn)“零皮”問題，從而保障工作人員的安全性。簡而言之，通?？梢詮拿奥鋮^(qū)一側(cè)著手，可以把工字鋼與輸送機擋煤板安裝于外側(cè)，與此同時還必須保證冒落區(qū)一側(cè)頂住煤壁，對于頂板的壓力通?？梢允褂们脦蛦栱斪鳂I(yè)實現(xiàn)。為了能夠更好地保障預防頂板在應用過程中，出現(xiàn)二次冒落現(xiàn)象，首先使用單體液壓支柱實施保護，這樣能夠運用鋼梁進行支柱保護。對于假頂進行支護作業(yè)時，鋼針的插入?yún)?shù)為：間隔距離保持在0.5～0.7 m 范圍內(nèi)，使用鐵絲網(wǎng)將鋼針和方木進行加固，這樣不僅可以有效地提高支護的作用，而且能夠避免不必要的安全事故。

2.3 綜采工作面與巷道頂板支護的管理

在實施支護管理時，必須嚴格依據(jù)巷道巖體形式選取對應的支護方式。舉例說明，對于硬、軟巖巷道，通常可以選用光爆錨噴支護技術，并且需要使用小鉆頭、小錨桿等技術，從而能夠?qū)崿F(xiàn)對巷道頂板的安全管理[7]，有效地降低風險概率。在松動范圍設置方面，通常需要參考巷道地質(zhì)條件，設計相應的松動范圍（見表2），這樣可以起到巷道頂板的保護。

表2 不同質(zhì)地巷道的松動范圍設置

3 結(jié)語

在實施支護保護時，需要參考工程實際情況?？茖W有效的支護措施往往需要參考巷道地質(zhì)，比如巖層性質(zhì)、地質(zhì)結(jié)構(gòu)等，與此同時要求提前設計好頂板，從而依托完備生產(chǎn)條件為作業(yè)安全提供保障，最終達到頂板的安全管理。