綜采工作面回采破碎頂板技術(shù)研究與分析

作者簡介：張寧波（1990.2—），男，漢族，陜西合陽人，本科學歷;研究方向：煤礦開采技術(shù)。

摘 要： 研究破碎頂板的冒頂機理和規(guī)律，尋找解決破碎頂板的支護和控制措施十分重要。本文詳細分析了破碎頂板冒頂機理，介紹了在實際生產(chǎn)中，破碎頂板的幾種常見有效控制措施。

關(guān)鍵詞： 綜采工作面;破碎頂板;控制技術(shù)

【中圖分類號】TD353 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-3733（2020）20-0217-01

綜采工作面頂板的控制與支護，事關(guān)礦井安全和高效生產(chǎn)。其技術(shù)難度很大，主要分為堅硬頂板和破碎頂板控制，特別是破碎頂板，由于其整體性較差、穩(wěn)定能力低、頂板巖層強度低、節(jié)理裂隙發(fā)育，維護相對比較困難[1]。在生產(chǎn)過程中，最容易發(fā)生局部冒頂事故，從而影響礦井安全生產(chǎn)。正因為局部冒頂范圍比較小，往往容易被忽視，實際局部冒頂造成的傷亡很大。

1 破碎頂板冒頂機理分析

破碎頂板一般存在于地質(zhì)構(gòu)造相對復雜帶，如斷層、褶曲及節(jié)理裂隙地段，這些地質(zhì)構(gòu)造使工作面頂板下沉，隨著采煤工作的進行節(jié)理裂隙發(fā)育將更嚴重，導致巖塊破碎頂板強度變低，在高地壓作用下頂板容易斷裂，造成工作面局部冒頂事故。在煤層地質(zhì)變動過程中，巖層在拉、擠及剪切力的共同作用下形成斷層，使頂板完整性受到破壞，斷層面周邊頂板裂隙發(fā)育而破碎，使斷層上、下盤間巖層失去粘結(jié)力，而且很多斷層面同時又是導水裂隙，導水裂隙使斷層面之間相互分離，其構(gòu)造和殘余應力使頂板原巖的應力大小和應力場分布發(fā)生根本性變化。在擠壓力的作用下，煤層和巖層會變薄，同時頂板會形成很多節(jié)理裂隙，使頂板破碎，當采煤工作面通過頂板破碎帶時，就容易發(fā)生局部冒頂。煤巖中的節(jié)理裂隙使頂板形成相對獨立的巖塊，這些獨立的巖塊很容易脫落，使支架失穩(wěn)甚至倒架，進而發(fā)生大冒頂。當頂板存在含水層時，煤層中的斜裂隙會增加頂板淋水，降低直接頂巖石的強度，引起工作面片幫和局部冒頂事故。

2 工作面頂板控制技術(shù)

破碎頂板的控制重點就是防治局部冒頂事故，其主要技術(shù)措施有以下幾方面：

2.1 帶壓擦頂移架。一般情況下，移架時需要先降架再移架，若采用這種方法很難保持破碎頂板的完整性。因此在工作面推進過程中需要帶壓擦破碎頂移架。其操作順序為：先啟動推拉千斤頂，然后逐漸卸載，移架時頂板與梁之間要保持一定大小的支撐阻力，確保頂板完整性，可有效避免頂板松動而垮落，起到控制頂板穩(wěn)定的作用。

2.2 超前移架與支護。當采煤工作面通過破碎段時， 若出現(xiàn)局部地段片幫較深，可超前采煤機割煤移架并及時對采空區(qū)進行支護。當采煤機通過超前移架的支架時，要控制好采煤機防止其截齒破壞支架頂梁[2]。

2.3 平行工作面煤壁挑梁護頂。在工作面掘進過程中，若暴露的新頂板短時間內(nèi)不會冒落，但當支架卸載移架時頂板冒落的可能性很大，可采取平行工作面挑梁護頂?shù)拇胧┻M行防范，如圖1。其操作流程為：先移頂板完整處的支架，在支架前梁上方沿平行煤壁的方向放置1根～2根3m～4m的木梁，由其挑住附近不完整的破碎頂板，然后再移破碎頂板處支架。若頂板破碎程度大，可在挑梁護頂?shù)耐瑫r采用鋪金屬網(wǎng)等措施。

2.4 垂直工作面煤壁架棚護頂。在工作面掘進過程中，若頂板冒落嚴重、面積較大，以上措施難以保持頂板穩(wěn)定，而且在頂板條件不適合將支架前梁降下而放置木梁時，可選擇在相鄰支架間超前架垂直于煤壁的一梁二柱的棚子進行護頂，同時在棚子下面架設(shè)1根～2根臨時抬棚，抬棚與工作面平行，同時托住三架垂直于煤壁的棚梁。在移架過程中，先用一架托住棚梁，撤去影響移架的支柱，在兩種棚梁的掩護下，相鄰支架可順利前移。

2.5 固結(jié)頂板。在實際生產(chǎn)中，當工作面通過頂板破碎段時，為提高頂板巖層穩(wěn)定性，經(jīng)常采用打孔注漿的方式來固結(jié)頂板。固結(jié)材料不同，固結(jié)的方法也不同，常采用水泥、聚氨酯及尿醛樹酯等作為固結(jié)材料，固結(jié)方法有：a）藥包法。先在頂板處鉆孔其數(shù)量視頂板條件而定，然后用削尖的硬木桿將能發(fā)泡膨脹的合成樹酯包送入孔內(nèi)，旋轉(zhuǎn)木桿使藥包內(nèi)兩種成分均勻混合，最后封閉鉆孔。發(fā)泡樹酯可將木桿及煤巖中的裂隙與節(jié)理粘固;b）壓注法。分為就地壓注和長距離注漿管輸入，可視情況選擇，注漿流量、壓力及注漿泵的轉(zhuǎn)速也要根據(jù)煤巖層的實際情況來確定。首先鉆孔，再將注漿管送入鉆孔，啟動2臺注漿泵分別注入多異氰酸酯和多元醇聚迷漿液，通過輸入管及三通接頭注入液管混合器中混合，然后經(jīng)封孔器進入鉆孔中;c）噴涂法。其原理是借助風力將固結(jié)劑噴涂在破碎頂板上，合固結(jié)劑進入頂板裂縫中，從而起到固結(jié)頂板的效果。

2.6 錨固頂板。若破碎頂板層狀結(jié)構(gòu)較為明顯，可向頂板打錨桿對頂板錨固，增強頂板穩(wěn)定性。目前這種方法較為成熟，在實際生產(chǎn)中經(jīng)常采用。

3 結(jié)束語

針對綜采工作面發(fā)生冒頂?shù)闹饕绊懸蛩?，并充分結(jié)合礦井的實際條件，建議可采用鋪金屬網(wǎng)、架走向梁、帶壓擦頂移架、加強職工培訓及工作面頂板管理等措施，提出了工作面的頂板控制技術(shù)，從而確保工作面安全、高效生產(chǎn)。

參考文獻

[1] 張喜成.綜采工作面破碎頂板失穩(wěn)分析及控制技術(shù)研究[J].山東煤炭科技，2020（03）：43-44+46.

[2] 張虎仕.綜采工作面破碎頂板冒漏機理及控制研究[J].能源與節(jié)能，2019（11）：176-177.