復雜條件下綜采工作面端頭頂板管理探究

呂超杰

摘 要：復雜條件下做好綜采工作面端頭頂板管理直接影響全礦各項工作。綜采工作面受相關設備及地質條件等因素影響，生產期間應結合工作面的實際情況，合理制定相關的管理措施，使綜采工作更具可靠性及安全性。本文將鄭煤集團裴溝煤礦作為研究對象，探究在復雜的施工條件下，綜采工作面端頭頂板管理方法。

關鍵詞：復雜;綜采;端頭;頂版管理

0 前言

通過對礦井采煤工作的布置情況進行了解可知大多數煤礦均采用走向長壁布置形式，受煤層地質條件及走向方位等因素影響，工作面走向在不同的區(qū)域中會出現夾角情況。為了能夠有效處理該種情況，需要將一個新的切眼設計在出現夾角的巷道部位處，對工作面進行重新布置。控制采煤工藝，確保采煤工作面能夠完成整體旋轉。由于需要在極其復雜的地質條件下對工作面進行處理，應采用合理有效的處理方法，由于工作面會出現一次安裝及一次撤除情況，進而增加了安裝的難度，延長了工期，對礦井的總體產量造成了較大的影響。為了降低礦井的煤炭成本，需要對資源進行最大化的回收，確保材料人工成本能夠得到大大的節(jié)約。

1 概況

裴溝煤礦作為鄭煤集團中的骨干礦井，建成投產的時間為1966年3月，現階段共有4個采區(qū)，由于開采的時間較為久遠，4個采區(qū)均位于-110m水平以下位置。煤礦的綜放工作面位于煤礦32強力運輸下山東側位置，北部位置與32011綜放工作面采空區(qū)相鄰，南部位置與32051綜放工作面相鄰，東部位置存在宋大鐵路線保護煤柱，終采線與強力膠帶下山之間的距離為324m，工作面的長為1295m，寬為144m，斷面為15.1m2的36U型鋼支護存在于工作面的兩項位置處。隨著礦井開采工作的不斷加深，促使巷道中的壓力不斷增大，引發(fā)各類頂板支護問題的產生，以工作面端頭頂板管理問題最為突出。工作面中的采煤方法為綜采放頂煤一次采全高及偽傾斜走向長壁后退式采煤方法，在對采空區(qū)進行處理時主要是采用全部垮落法進行處理。將型號為ZFZ-3600/19/28DA的支架用于切巷中間位置處，將ZFG-4000/21/30P型綜采液壓支架放置在端頭位置處，來此來完成支護工作。

為了提升工作面頂板的施工效果，提升頂板的完整度及平整度，避免出現掉頂及漏頂情況。同時為了能夠滿足回采的需要，應有效支護工作面兩端頭的頂板，以確保人員行走及空間通風的可靠性及安全性。工作面受“三軟煤層”、復合型頂板及構造等因素影響，進而引發(fā)強烈頂板壓力的出現，增加了正常生產管理工作的難度，現已出現較大的頂板壓力，給正常生產管理工作的高效實施及開展造成了極大的影響，為了提升兩端頂板管理效果及質量，應提出合理化的工作面頂板管理措施。

2 復雜條件下綜采工作面端頭頂板管理方法

2.1 精細化控制采煤工藝

在初期階段，僅是在工作面上安裝了127架ZZ4400型液壓支架，30架ZY2800-09/20型液壓支架，5節(jié)高檔支護機尾，對工作面機頭推采56m的同時，對調采機尾進行旋轉。在前期階段，需要對液壓支架進行邊回采邊回撤，邊回采邊加液壓支架需要在后期進行，最后改造機尾段縮面。應做好以下幾方面內容：第一，在對工作面進行初采期間，將工作面運輸機的機頭作為圓心，調采機尾194m，工作面在對頂板進行維護時，主要是采用高檔及綜采混合支護方式來進行，包括19架液壓支架，25套溜槽。第二，工作面的機頭推采的長度為58m時，機尾的推采長度為235m，在對機尾進行繼續(xù)調采時應以機頭為圓心，當機尾調采工作面的不斷延長，應配置19架歲隨采隨挺ZZ4400B-15/33型液壓支架，21套溜槽。第三，工作面的機尾迪調采長度為374m時，工作面會隨著推采而不斷的縮短，需要14架ZZ4400B-15/33型液壓支架，16套運輸機。工作面總體的調采長度為523m，有52架挺縮支架，62套挺縮溜槽。在對工作面的長度進行計算時，技術員應根據每班的實際生產情況對工作面的長度進行計算，在對工作面的實時情況進行繪制時，應以現場實際測量結果為依據，以二維或三維CAD制圖的形式反映出來，確保能夠為生產工作的高效實施及開展提供可靠的建議，有效的避免了在不恰當時間進行縮支架及挺支架，為基層單位更好地開展生產工作提供技術上的保證[1]。

2.2 沖擊地壓管理

工作面周邊受采動影響較小，受地質構造變化及煤層厚度變化影響，降低了沖擊的危險度。煤厚急劇變化帶及構造影響區(qū)總是沖擊危險區(qū)域，沖擊危險區(qū)的范圍為工作面采動后超前20-40m。可將工作面劃分為12個危險區(qū)，包括1個高危險區(qū)、4個中危險區(qū)、7個一般危險區(qū)。應做好以下兩方面的管理工作：第一，預測預報：監(jiān)測鉆屑，對可能存在的危險區(qū)域進行判斷。監(jiān)測微振震，對微震的發(fā)生規(guī)律及時進行分析，對沖擊的危險性及頂板來壓進行預報。第二，綜合治理：需要提前30天做好煤體預注水，以提升煤體軟化效果及質量，防止煤體在遇到水膨脹后而出現脆性過高及應力疊加情況而對地壓造成一定的沖擊。放松動炮，確保能夠將煤層地中的應力提前的釋放出來，降低煤與瓦斯突出概率。在開展卸壓鉆孔工作期間，應以微震監(jiān)測系統(tǒng)及煤粉監(jiān)測結果為依據，一旦發(fā)現沖擊危險，應采用局部卸壓解危的形式來開展施工卸壓鉆孔工作[2]。

2.3 頂板管理

為了提升頂板管理效果及質量，應做好以下兩方面工作：

第一，過聯絡巷頂板管理。當工作面出現2次過聯絡巷時，將會導致施工難度增大，對于一些處在斷層區(qū)域的位置，在保證施工安全的前提下，應加固聯絡巷頂板，確保支架可安全及順利通過。需要將復合支護應用于聯絡巷中，使用木板梁、錨索+單體配工字崗，結合現場頂板的實際情況有針對性的做好維護工作。復合支護應分段進行，應加強對特殊點進行支護管理，需要在聯絡巷的中間位置處打一排錨索，將錨索之間的間距控制在1.5m。將扶一棚一梁兩柱木棚放置在頂板完整地段兩根錨索之間。對于一些局部位置出現明顯壓力的地方，可放置單體支護，進而形成一梁三柱的形式。柔性支護及剛性支護共同構成了支護方式，其中，柔性支護可將頂板位移進行小范圍的釋放，剛性支護的應用使聯絡巷能夠承受較強的抵擋頂板壓力，以此來提升巷道的穩(wěn)定性[3]。

第二，過斷層及頂板破碎時的頂板管理。在對過斷層頂板進行管理時，以破斷層底板為主，對采高進行嚴格的控制，以降低割矸量。采煤機過后，需要對支護頂板進行立即移架，主要是采用擦頂移架方式。應嚴禁拖后斷層處的運輸機，斷層處的液壓支架在對煤進行拖頂時，應與前滾筒移架緊跟，避免頂煤出現掉落。一旦煤頂出現掉落而導致冒頂情況的產生，應做好裝頂工作，并嚴格按照工作面裝頂技術要求嚴格進行安裝。當斷層處的煤壁片幫超過規(guī)定時間時，應及時拉超前架。當截割較為困難時及巖石變硬之后，需要對動炮進行放松，不可強行進行截割。不可開展空頂作業(yè)，應嚴格按照先支后回收及敲幫問頂制度開展工作[4]。

2.4 回采期間工作面頂板管理

為了確保工作面的推進制度能夠得到保證，應做好設備檢修及加強開機率，移架應采用追機作業(yè)的方式來實現，一旦發(fā)現局部位置出現片幫掉頂等情況時，需要及時拉超前支架支護頂板，將泵站的壓力控制在30MPa以上，工作面支架的撐力控制在額定值的80%，為了降低頂板對煤幫的壓力應通過較高的初撐力來實現，以降低掉頂、片幫事故發(fā)生率。由于在對液壓支架進行移動時難以保證其穩(wěn)定性，應利用液壓單體支柱及支架本身的調架千斤頂來完成對歪架的調整，確保工作面頂板能夠與支架之間保持密切的接觸，確保支架之間空隙的均勻性，煤壁能夠與護幫板之間進行嚴密的接觸。端頭支架出現歪架是一種正常的現象，但是會對安全生產工作的實施及開展造成極大的影響，為了確保支架安裝的安全性，需要將防倒千斤頂增設在端頭支架處。另外，還需要對過斷層期間頂板做好管理工作。工作面屬于“三軟”煤層，功率較大的機電設備通過斷層主要是采用硬過法的形式來實現，應做好頂板管理工作。將工作面與斷層面相距10m處的位置采高度控制在2.2m，將斷層處的采高設置為1.8m以內，為了能夠減少空頂時間，主要是采用快速擦頂移架的方式來實現，以保證頂板的完整性。一旦工作面中出現掉頂情況時，可適當多進刀，及時做好拉架支護工作[5]。

3 結論

綜采工作面端頭頂板管理作為確保煤炭企業(yè)各項管理工作高效運轉的保證，有助于確保各項生產工作的安全進行。本文以鄭煤集團裴溝煤礦為例，重點分析在復雜條件下綜采工作面端頭頂板管理方法，提出了合理化的管理措施。經過分析可知，積極改進相關的管理手段，增加頂板管理工作力度，有助于促進綜采工作面頂板管理水平的提升，確保煤炭企業(yè)各項管理工作的高效開展。

參考文獻：

[1]陳浩.淺議復雜構造條件下綜采工作面頂板管理[J].建材與裝飾，2019，（14）：226-227.

[2]王志營，王增，韓正展.深部復雜條件下綜采工作面旋轉調采及沖擊地壓與頂板管理[J].山東煤炭科技，2015，（04）：33-34.

[3]李恒瑞.采煤工作面端頭兩巷頂板管理探究[J].能源與節(jié)能，2016，（04）：66-67.

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[5]金桃，張科學，秦征遠，等.綜放工作面端頭頂板穩(wěn)定性分析及控制[J].煤炭技術，2015，34（11）：29-32.