矿井掘进工作面顶板破碎段巷道临时支护探析

矿井掘进工作面顶板破碎段巷道临时支护探析

宁显磊

宣威市能源局  云南 曲靖655424

摘要：在煤矿开采中，如果遇上复杂的地质构造，或工作面推进缓慢，有可能导致顶板破碎、漏顶等现象，严重时还会发生冒顶，给煤矿的安全生产带来很大的风险。为优化既有设备的使用模式，最大限度地减少破顶区的支护费用，和对工作面推进的影响，本文提出矿井掘进工作面顶板破碎段巷道临时支护方法，希望能够为相关从业人员提供参考。

关键词：巷道；破碎顶板；支护技术

前言：在采煤过程中，综放工作面推进时，如遇到复杂的地质构条件或者工作面推进速度过慢可能会造成顶板破碎、漏顶等情况，甚至出现支架上冒空，给安全开采埋下了巨大隐患。为此，为保证采矿工作安全顺利开展，十分有必要研究矿井掘进工作面顶板破碎段巷道临时支护方式。

1煤矿综放工作面过顶板破碎带支护研究的意义

煤矿综放工作面过顶板破碎带是矿井开采过程中容易发生事故的环节，如顶板坍塌、支架变形等。通过有效的支护技术,可以减少矿工受伤事故的发生，保障矿工的安全。顶板破碎带的存在会导致工作面进度缓慢，甚至停止生产。采用科学合理的支护技术，可以稳定顶板，减少顶板破碎造成的冒顶等事故的发生，提高工作面的开采效率，保证煤矿的正常生产。过顶板破碎带会导致煤矿支护材料的浪费，增加生产成本。采用有效的支护技术，可减少支护材料的使用量，节约资源，降低生产成本。过顶板破碎带会导致煤层瓦斯和水的突然涌出，造成瓦斯和水灾事故。通过科学的支护技术，可以减少煤层瓦斯和水突然涌出的可能性，减少火灾的发生，确保工作面的顺利推进。

2过顶板破碎带造成的影响

综放工作面许多地段的岩层受压，使其上覆岩层发生断裂，使顶板失稳。这样一来，伴随着尾溜大量的放煤，大量的泥沙、碎石、煤炭等物质就会填满裂隙，从而导致断层的滑动，再也不能保证上下岩层的连接。由于上覆岩层的相互剥离，使得原本的应力分布发生了变化，使得断裂的区域附近形成大面积的破碎顶板。

因地壳的移动会影响到顶板的完整性，所以在靠近岩层的地方，如果岩层移动，就会对岩层施加一定的压力，从而形成褶皱。同时，由于褶皱区残留的应力极大的影响着应力场的分布，使得在褶皱区及向斜区中存在着大量的弹性能量，尤其是当其受弹力作用时，可能造成该地区的顶板结构发生冒顶。

由于煤层的挤压作用，破碎的顶板的完整性受到了持续的压力，且当岩层或煤层被挤压后，它就会变得越来越薄，同时，在煤层的挤压下，顶板会产生很多的节理，而形成的滑移面，则会导致大多数的顶板破碎，容易发生局部冒顶的情况。由于岩体会因为结构变化的影响，产生的岩块大小存在差异，且岩块之间相互独立存在，因此在某些地方很容易发生冒顶,导致周边岩体的强度大幅度下降，给综放面带来了很大的安全隐患。

巷道顶板破碎严重，总体变形大、历时久，局部部位已有顶板冒落，致使锚杆支护体系整体下沉，有的锚杆被直接拔起，有的锚索被扯断，梯梁也发生了剧烈的变形，很多地方都出现了断裂，大量的矸石渗漏。

3矿井掘进工作面顶板破碎段巷道临时支护

3.1工作面顶板铺设金属网

为避免顶板破碎带发生整体垮落，采用12#铁丝编织的菱形金属网对其进行护顶。每个菱形金属网长10米，宽1.2米，两个相邻的金属网用铁丝相连，网片搭接宽0.6米，采用双层金属网鱼鳞搭接形式。采煤机割煤时，需要将金属网收起，挂在顶梁上（收网采用挂在支架顶梁上的2T起重机进行收网），当完成采煤后再放下金属网进行防护，放下金属网后及时将支架伸缩梁和护帮板都伸出接实帮顶，随后支架工紧随其后进行带压擦顶移架，所有破碎带处必须全部拉移超前支架，并且确保每台支架都升实达到初撑力，确保有效支护顶板。

3.2断层破碎区域工作面内顶板控制措施

断层破碎区域采煤机一定要减速慢行，并且支架工一定要以最快速度进行追机移架，确保割过煤以后的空顶区域能够得到有效支护；顶板破碎严重的情况会导致支架受力增加，作业时为了确保支架的正常推进和维持顶板稳定，技术人员对工作面顶板应做好预防性支护，比如，班组接班后先观察煤帮顶板，发现容易出现漏顶的区域提前用支架挑4m圆木进行提前维护，这样在采煤机行至此处时，用支架护帮板将4m圆木挑起，护住帮顶避免漏货。由于顶板破碎已经不用采煤机进行挑顶，所以采煤机直接割底通过，支架工紧随其后拉移支架；综放工作面由于放煤高度的影响，很多时候放货量大造成支架切顶线前移，使支架前部顶板更加不稳定，尤其过破碎带时尤为明显，经常会出现支架伸缩梁和支架护帮板全都伸出还是够不到煤帮的状况，造成顶板漏煤片帮量持续增加。这种情况下，我们可以采用4.2米单体液压支柱向煤帮扎4米圆木的形式对煤帮进行维护。具体做法是在煤帮铺完金属网的情况下，将圆木顺着切眼的方向（与前溜平行）横在支架前梁的下方，然后将单体后端固定在支架前梁的固定座上，单体的前头扎在圆木上，把圆木和金属网扎向煤帮，直到扎到硬帮，煤帮不再漏货为止。另外，扎单体的高度一定要尽量高，能够保证采煤机割底通过为标准。确保在推进时顶板不发生大范围的垮塌。

3.3断层破碎区域运回顺顶板控制措施

上、下上三角和超前支护区域是工作面运、回顺压力最大的区域，随着工作面的推进，压力随着采动影响不断变化，尤其两顺遇到破碎带时，如果不高度重视就会造成排头支架和主副架（端头支架）压死的情况。所以加强此区域的支护质量是保证工作面能否顺利推进的关键。那么两顺的破碎区域我们怎么进行支护呢？首先，做好超前预防，在掘进期间遇到破碎带时进行全锚索支护，并且1米一排锚索，然后进行全断面喷浆。全力加固围岩，使工作面推进到此处时巷道的变形量最小。其次加强超前支护的质量，如果采用超前式自移支架支护，可以在自移支架中间加打一排或两排单体进行加强支护。第三，如果巷道顶板破碎，可以提前在顶板铺设一层或两层菱形金属网，避免漏冒型顶板在工作面推进时造成漏顶情况。第四，如果顶板下沉严重有造成压死支架风险时，要果断进行拉底处里，确保支架活柱行程，保证采面正常推进。

3.4运回两顺过破碎带采用注浆高分子加固技术

在采用钢筋网喷射混凝土技术，在采场顶板断裂区表层构筑强韧封层等一系列支护技术仍然不能对顶板进行有效加固的情况下，如果资金条件允许，我们可以采用在锚喷支护基础上对顶板进行注浆加固技术。注浆料采用北京瑞诺高分子加固充填材料（瑞诺高分子注浆加固AB料）。施工方法是采用锚杆钻机向顶板打深度钻孔，用专用注浆泵将AB料混合送入，使其充满顶板所有裂隙和空顶区域迅速凝固，强韧密实封闭填充顶板空顶碎裂缝隙，能有效地填补工作面顶板破碎区的裂缝的同时,能够将顶板进行加固，使破碎带重新形成统一整体，并在其应力分布上形成一层保护层，确保围岩的完整性不受损坏，保证顶板的承载力，保证作业的安全性。使工作面推进到此处时能够保证最小形变和下沉，不影响工作面的推进。

结束语：

概而言之，通过上文的详细分析和阐述，我们可以知道，在大断面巷道中，要从实际情况出发，充分考虑到实际情况，才能确保整个工程的质量。随着国家总体上的科技进步，与之有关的煤资源越来越少，要确保总体上的碳产量，就需要进行全面的采煤。对与其有关的巷道工程，制订出一套合理、行之有效的支护方案，能够有效地保障支护需求，同时还能提升出煤率和施工质量。强化我国在安全生产方面的重要因素，全面贴合相关领域的认知，形成全新技术。

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