綜采工作面頂板支護研究

邵國飛

【摘 ?要】在煤炭開采過程中，為有效控制頂板，保證正常生產，需要對綜采工作面頂板進行支護管理。論文通過闡述綜采工作面頂板冒頂原因，分析綜采工作面頂板的支護技術，提出預防綜采工作面頂板事故的措施，為組織開展綜采工作面作業(yè)提供參考。

【Abstract】In the coal mining process， in order to effectively control the roof and ensure the normal production， it is necessary to support and manage the roof of fully mechanized coal mining face. This paper expounds the reasons of roof caving in fully mechanized coal mining face， analyzes the supporting technology of roof of fully mechanized coal mining face， puts forward the measures to prevent roof accidents in fully mechanized coal mining face， and provides reference for organizing and carrying out operation in fully mechanized coal mining face.

【關鍵詞】頂板支護;綜采工作面;安全生產

【Keywords】roof support; fully mechanized coal mining face; safety production

【中圖分類號】TD355 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻標志碼】A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章編號】1673-1069（2020）09-0192-02

1 引言

在煤礦生產作業(yè)中，確保綜采工作面安全是煤礦企業(yè)安全生產的關鍵。通過對綜采工作面頂板支護進行全方位的安全管理，可以充分發(fā)揮綜采設備的效能，實現煤礦的穩(wěn)產、高產，進一步提升煤礦企業(yè)的經濟效益。

2 綜采工作面頂板冒頂原因

在組織開展煤礦綜采作業(yè)時，由于綜采作業(yè)屬于井下作業(yè)，導致煤礦內壁會發(fā)生不同程度的變化，出現片幫，深度一般為1～2m。在這種情況下，如果原來的頂板承受的壓力過大，進而在一定程度上使得頂板出現下沉，導致直接頂板出現破碎損壞的現象，進一步造成工作面的內壁、兩端等出現冒頂，引發(fā)安全事故。在煤礦保護方面，位于頂板下方的液壓支架同樣發(fā)揮著重要的支撐作用，對于液壓支架來說，如果頂部的壓力超過自身的承受極限，或者液壓支架質量不合格，就會導致液壓支架無法發(fā)揮支撐頂板的作用，造成頂板下沉，引發(fā)冒頂等安全事故?；诖?，液壓支架在進入現場前，以及組裝后，需要進行嚴格的檢測與鑒定，否則直接影響煤礦安全作業(yè)的順利進行。

由于煤礦作業(yè)基本都在地下進行，面對復雜的地下環(huán)境，各綜采點承受不同的壓力。在實際布置頂板的過程中，需要重點關注兩端三角附近的支撐點，這些支撐點容易發(fā)生冒頂事故，并且引發(fā)的安全事故也較為嚴重。在實際開采過程中，如果礦井深度較深，無形中會增加井下作業(yè)環(huán)境的惡劣程度，一旦出現煤層坍塌現象，坍塌的煤層就會砸落到頂板上，進一步破壞頂板，使得頂板喪失原有的支撐作用，直接威脅到開采人員的生命安全。

3 綜采工作面頂板的支護技術

3.1 選擇優(yōu)質的液壓支架

在實施井下綜采作業(yè)時，液壓支架是保證綜采工作順利進行的基礎，借助液壓支架可以提升井下地質環(huán)境的穩(wěn)定性，保證作業(yè)人員的安全，確保煤礦開采作業(yè)順利進行。在選擇液壓支架的過程中，需要對地質環(huán)境、承受重量、開采高度等因素進行綜合分析，在估算承受重量方面，可以借助巖重法，通過觀察巖石特性，推算巖石的重量，或者利用液壓支架在相似的工作面板上進行測試，以確定實際的噸位，通過對噸位進行調整，確保噸位的合理性，同時需要分析頂板下沉產生的影響，通過對各項影響因素進行綜合分析，選擇合理的支架噸位。對于開采高度，根據實踐經驗，煤層高度一般低于3.5m，除去頂板下沉的高度，通過實際測量可以確定支架的高度范圍。在實際綜采中，如果支架過高或過低，都會對支架的支撐作用產生不利影響。在組裝完支架的過程中，還要考慮巷道通風問題，否則會影響開采速度，進而威脅井下綜采作業(yè)的安全性。

3.2 處理采空區(qū)

隨著煤炭資源的不斷消耗，許多煤礦已被開采完成為采空區(qū)，對于這些采空區(qū)如果不進行合理的處理，就會造成安全隱患，同時也會影響回采工作。在采空區(qū)處理方面，一般采用整體垮落法、填充法等對采空區(qū)進行處理，在操作成本方面，整體垮落法的優(yōu)勢非常明顯，所以在采空區(qū)處理中應用較為廣泛。對于采空區(qū)來說，移走支架后，在重力的作用下，老空的頂板會發(fā)生整體塌落，有時也會出現部分塌落的現象，對于部分塌落現象，需要人工通過爆破方式對采空區(qū)進行人為塌落處理。與整體垮落法相比，填充法處理成本較高，而且效果不理想，主要應用于整體垮落無法處理的地方。

3.3 過斷層頂板支護技術

在實施機械化采煤過程中，當采煤機通過斷層頂板時，需要支架與采煤機相互配合，及時將支架移動到頂板下方，在移動支架的過程中，要一次準確地將頂板支起到合適的高度，避免反復支起頂板造成對頂板的破壞。利用采煤機開展割煤作業(yè)時，需要及時做好頂板拉架工作，充分保護頂板，防止頂板發(fā)生脫落。對此，可以借助玻璃鋼錨桿對煤幫進行支撐，同時確定合理的開采高度，避免采高過高造成采煤機循環(huán)進尺，導致頂端缺乏支撐，出現空白煤層引發(fā)意外事故。在開采過程中，為提升新開煤層的穩(wěn)定性，需要對兩端的切頂線處進行支撐處理，保護頂板破碎的地方，避免出現頂板無支護盲區(qū)。

3.4 合理布局

對于煤炭開采企業(yè)來說，在布置開采工作前，需要設計人員科學規(guī)劃設計開采點，并結合開采點的實際情況，如地形、巖層等，制定出科學、合理、可行的工作面布置方案，在對通風、降水等影響因素進行綜合考量后制定出最佳開采工作布置計劃。通過對工作面進行科學規(guī)劃，一方面可以提高開采工作的安全性，另一方面可以減少作業(yè)中潛在的困難。

4 預防綜采工作面頂板事故的措施

在煤炭開采中，為避免綜采工作面發(fā)生頂板事故，一般可以從以下方面著手：

①對礦井地質工作加強勘測，全面詳細地掌握回采工作面的頂、底板、采區(qū)的水文、地質結構，通過制定針對性的措施，最大限度防止綜采工作面頂板事故的發(fā)生。

②編制科學、合理的工作面作業(yè)規(guī)劃，并組織技術部門對作業(yè)規(guī)劃進行會審，同時對工作面作業(yè)規(guī)劃進行優(yōu)化。在實際作業(yè)過程中，如果需要調整工作面作業(yè)規(guī)劃必須給出安全措施，并報主管領導批準。

③嚴把支護設備質量關，并設置相應的壓力表，實施監(jiān)測工作面支護質量，并制定相應安全保護措施，確保綜采作業(yè)安全進行。

④提升工作面支護質量，防止擠架、咬架等，對支架間隙進行嚴格控制。

第一，當支架間隙超過300mm時，采用單體柱架以一梁二架的方式進行處理。第二，當支架間隙超過500mm時，需要在平行工作面的支架前梁上設置圓木，并采用一梁二架的方式進行處理。第三，當支架間隙過大，需要采用大板棚的方式進行支護。第四，當支架間隙超過1.5m時，需要進行補架處理。

⑤在綜采現場，嚴格執(zhí)行《安全規(guī)程》的相關要求，對頂板加強管理，嚴格把控支護質量。

⑥當綜采現場出現頂板破碎、煤墻片幫時，需要朝前移架，及時進行移架護頂處理。

⑦嚴格落實敲幫問頂制度，在作業(yè)現場回撤工字鋼棚、十字頂梁時，需要對頂板的完整進行檢查，如果頂板存在離層、掉頂等問題，需要遵循先替后回的原則進行處理。在處理冒頂事故時，需要對現場進行清理，確定好退路，穩(wěn)定好頂板后，組織有冒頂事故處理經驗的工人進行處理，同時安排專人進行監(jiān)護。

⑧工作面上下端及安全出口管理。

按照《煤礦安全規(guī)程》的相關要求，對工作面上下端及安全出口進行合理設計：

第一，安全出口與巷道交接處，必須在20m范圍內進行支護，巷道高度嚴格控制在1.6m以上，對于機械化采煤工作面，巷道高度嚴格控制在1.8m以上，并且安排專人守護安全出口，如果支架出現斷梁折柱現象，需要及時更換。

第二，采用端頭架的方式對綜采工作上下端頭進行管理，采用2～3組排頭、排尾架對端頭架與中間架進行過渡管理。作業(yè)現場的人行道寬度不得低于0.7m，對于人行道上的浮煤、雜物等要及時清理，移架后及時設置逼幫柱，并按照0.8～1.2m的間距沿煤壁設置逼幫柱，進一步對外幫煤壁進行安全管理。

5 結論

在組織開展煤礦開采作業(yè)時，各項工作需要將安全放首位，對于綜采工作面的布置要嚴格完成，通過選用合理的液壓支架，杜絕每一處的安全隱患，只有這樣才能防止煤礦開采面發(fā)生安全事故。開采工作需要以安全為前提，所有支撐保護工作完成后，才能進行開采作業(yè)，最大限度降低風險。同時，建立健全監(jiān)管機制，將安全開采工作落實到實際行動中，從根本上確保煤炭開采持續(xù)發(fā)展。

【參考文獻】

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