综采工作面过顶板破碎、高冒区研究应用

综采工作面过顶板破碎、高冒区研究应用

作者：赵凡

山西煤炭运销集团泰安煤业有限公司

山西省忻州市保德县   邮编：036600

摘要：本单位为兼并重组整合矿井，矿井安全管理是对生产过程中每一个环节进行的规划、监督、控制和评价。安全管理主要包括生产的组织、规章制度的制定、生产过程设计、设施和设备的检测、维护和管理，员工的教育培训等，本工作面开采太原组二段中部12# 煤层，上距8#煤层35m～40m，平均37.5m；上距 11#煤层2.5-5m，平均3.75m，12102运输顺槽350～670m为顶板破碎、冒高段，如何控制顶板成为该面达到高产面的关键，综采工作面顶板控制的最薄弱环节，因为端面顶基本属于无支护区，是工作面顶板控制的最薄弱环节，找出控制方法，对安全生产有重大意义。

关键词：顶板；破碎；高冒区

综采工作面过破碎区、高冒区是综采工艺中的一项关键技术，对顶板管理和煤炭资源合理利用具有十分重要的意义。如果工艺和参数选择不合理，就会造成两个弊端：其一是煤炭资源的丢失增加生产成本；其二是导致综采工作面的停产，出现冒顶事故。

本公司矿井生产能力180万吨，11#煤层为主采煤层，上部8#煤层平均厚度4.31m，已采空，11#煤层上距8#煤层26.49m～44.48m，平均36.60m。11#煤层厚度1.43m～1.95m，平均厚度1.57m，直接顶为含钙泥岩，平均厚度3.1m，基本顶为泥质粉砂岩，平均厚度4.3m，直接底为泥岩，平均厚度3.57m据12102两顺槽揭露煤层厚度为4m～6.5m，平均4.5m，赋煤区煤层由北向南逐渐变厚，普式系数平均f=2.5,结构简单。顶板岩性主要为砂质泥岩，底板岩性主要为泥岩，S2砂岩。

本次设计的12102综采工作面为12#煤层第二个工作面，埋深在24m左右。目前综采工作面采煤方式为综合机械化一次采全高，350～670m为顶板破碎、冒高段主要问题是如果重新开切眼会增加生产成本，另一方面是如果方案或措施不合理会造成冒顶事故。因此，有必要对12102综采工作面进行技术研究，确定合理的方案及工艺，在保证前提下适当降低生产成本，降低工人劳动强度、提高回收率。

一、破碎顶板的控制

1.1顶板铺金属网

破碎顶板在进入顶梁上方时已很破碎，且在顶梁上方形成厚度不等的浮矸层，移架时浮矸从架间及端面漏下，也可能造成端面冒顶大，铺顶网能使破碎顶板形成一个整体，达到改善顶板的功效。

1.2带压擦顶移架

当采用正常操作程序降架移架很难保持破碎顶板的完整性时，应采取带压擦顶移架。移架时，先启动推拉千斤顶，最逐渐卸载，使梁与顶保持一定的支撑阻力，带压前移。这样顶板不会出现明显松动，可有效控制顶板。

1.3安设初撑力保证阀

人工操作移架时，为提高移架速度，常因供液时间短，支架初撑力达不到额定初撑力。安设初撑力保证阀后，即使松动操作手把，支架仍可继续增压，直到达到额定初撑力后，才停止供液。

2综合顶板控制技术

2.1铺顶网

因工作面顶板破碎，整体性差，在支架顶梁上铺金属网，以增加顶板的整体性，金属网规格：0.8m×10m，网格50mm×50mm。同时，为增加网的硬度和弹性，防止支架顶网影响移架，采用Φ2.2mm冷拔铁丝编制，在工作面顶板较好地段铺单网，顶板比较破碎、压力比较大地段铺双网，以增加金属网的整体强度，防止移架或顶板冒落撕网。

2.2铁锚杆控制

观察工作面煤壁片帮过程，不论是构造裂隙还是采东影响所致，其片帮大量都可以分为水平向外和垂直向下。因此只有有效地在自由面控制煤体向下，向外的位移活动，使切顶线由煤壁逐渐向采空区转移，恢复到支架顶梁后端，才能控制工作面煤壁侧帮、漏顶的发生。基于上述分析，同时考虑采煤机截割问题，采用锚杆超前加固破碎带煤体、变被动维护为主动维护。

2.3煤岩体化学注浆加固

参与巷道围岩内应力平衡，工作面回采过程中，该技术主要用用于过断层时上、下端头及工作面顶板破碎带的加固支护，主要采用的是化学加固材料。

2.4挑顺山梁

割煤后，新暴露的顶板在短时间不会冒落，只是在支架卸载前移时才可能冒落。这样可以采用挑顺山梁的方法，先移顶梁完整处的支架，移架时，在所移支架前梁上沿平行工作面方向放置1-2根长3-4m、直径为180mm木梁，挑住附近不完整的顶板，然后再移顶板破碎处的支架。

2.5架走向棚

当工作面顶板随采随落后，冒落的面积较大，采用挑顺山梁的方法来不及支护，而且顶板条件也不允许把前梁降下来放顺山梁时，可以在相邻支架间超前架设“一梁二柱”或“一梁三柱”走向棚，这样就可以将走向棚及顺山抬棚的支柱撤出，支架在顺山梁和走向梁的保护下前移。

2.6架走向梁

在煤壁靠顶板处挖梁窝，将走向梁的一端架在煤壁上，另一端架在支架的顶梁上，如果煤壁容易片帮，在煤壁上不适宜或不能挖梁窝时，可靠近煤壁打一临时贴帮柱。

2.7合理调整移架工艺和工作面采高

对移架工艺进行调整，正常情况支架与输送机留一个截深的距离，割煤后即进行移架支护顶板，一次移架到位。顶板破碎或煤壁片帮比较严重，可超前移架，于割煤前移架提前支护顶板。另外，移架时带压擦顶移架，让支柱仍保持一定的工作阻力，使顶梁贴着顶板擦顶前移，一定程度上减轻移架时顶板岩层的活动，减少由于移架而造成的顶板破坏。控制工作面采高在3.0m以上，使支架达到较佳支护状态，从现场经验看，类似条件下的综采工作面设计采长不宜超过200m，最佳采长170-180m之间。

结束语

综合控制技术应用于回采的不同时期、不同地段，并贯穿于整个回采过程，有效地控制了工作面的破碎顶板，提高了生产效益。综采工作面破碎顶板、高冒区采用上述方法，有效的控制了破碎顶板，提高了破碎顶板下的回采效率，确保了工作面生产的经济效益和社会效益。