特殊地质条件煤矿开采掘进工作面顶板管理

特殊地质条件煤矿开采掘进工作面顶板管理

王波

内蒙古北联电高头窑矿业有限责任公司

内蒙古自治区 鄂尔多斯市 014300

摘要：为解决特殊地质条件下掘进工作面顶板难控制的问题,对大柳塔煤矿特殊地质条件掘进工作面进行分类,分析可知主要包括过断层带巷道掘进,过薄基岩带巷道掘进,特近距离煤层下层煤巷道掘进和特大断面巷道掘进等,这些区域掘进工作面顶板事故多发,严重威胁矿井安全掘进.通过采取断层区域,薄基岩条件下,特近距离煤层下层煤,特大断面巷道掘进工作面顶板控制技术,解决了大柳塔煤矿特殊地质条件下掘进工作面顶板控制问题,实现了矿井快速安全掘进。

关键词：特殊地质条件；特大断面巷道顶板支护；顶板控制技术；顶板工作面

现阶段，随着特殊地质掘进施工技术的不断发展，掘进工作相关的顶板控制技术水平得以快速进步，并主要融括：特近距离每层、薄基岩特殊条件、断层部分等多种类型的掘进工作面。本文针对此类问题，充分探讨分析了特殊地质情况，即特大断面巷道的掘进工作面顶板管理控制。同时，充分结合巷道掘进工作面实际案例，从解决实际问题的角度提出锚、网以及钢带的联合性专业支护方案，有效提升了巷道顶板的稳定性，不仅从根本上提升了施工质量和施工安全质量，同时也从经济层面对成本节约起到良好效果。

一 特大断面巷道顶板支护基本情况分析

在现代科学技术不断发展、科学仪器设备不断更新换代的背景下，我国煤炭产业快速发展，高产量、高效率的工作面总体数量迅猛增长。和此类工作面匹配的主要是大断面或者特大断面，回采巷道数量也在不断提升，顶板支护的复杂程度、难度系数也在随之增加。现阶段，我国厚煤层总体产量和储量，在众多国有重点煤矿当中，分别占据比例均超过45%。开采程度超过5m的超厚煤层生产矿井数量占比也超过了35%。在上述厚煤层条件相对普遍的情况下，回采巷道主要就是大断面煤巷，这些煤巷的顶板支护整体水平的优劣，将直接决定煤矿常规性开采的效率和质量，对煤矿相关企业的经济发展产生着重要影响。

二 断层掘进工作面顶板控制技术

在进行煤矿巷道掘进的过程中非常日哦你以发生顶板离层和冒顶的现象。因此，在掘进的过程中尤其需要综合地考虑支护参数、掘进坡度和起坡位置等因素来制定可靠的断层通过方案。

2.1巷道顶板支护设计过程

2.1.1巷道顶板施工

通过采用锚杆、钢带和金属网联合支护的方式来进行具体支护。在锚杆锚力和金属钢带联合作用的情况下。顶板的岩石内部会形成一个非常稳定且具有支撑能力的刚性的承载体。这样一种承载体可以被当作一个支承点。顶板的压力就可以通过组合梁来传递到巷道两侧的深处。

2.1.2巷道高帮和低帮支护

可以采用锚杆、钢带和篱笆网联合支护的方式来更好地进行支护。金属网不仅能够有效地兜着锚杆之间的煤体。另外也能够通过和钢带更好地联合来和锚杆连成一个整体，从而更好地增强巷道一侧的抗压能力。

2.2确保运用最优的方案来迅速通过断层

先要探查清楚断层的落差、走向和位置等信息。之后再有效地确定最佳的起坡位置和掘进的坡度。并确保在揭露断层之前就选择合适的位置进行起坡操作，并有效地将掘进的哦独保持在6度左右。只有让断层尽可能多地和煤矿巷道和半煤岩巷道相互的联系，才能够保证设备能够快速通过断层。其中，52305的运输巷和52306的回风巷曾经8次遇到断层构造，最大的落差曾经达到了17.3m。只要能够采用关键的措施才能够使8个断层能够在最短的时间内都顺利快速的通过。

2.3全面优化采煤工艺

由于此次采煤过程中煤层的平均厚度为5.6m，局部煤层厚度甚至可以达到8.4m。由于整个工作面的高度超过5m，这也就使得工作面上方顶板维护的难度得以加大，生产的过程中也确实经常会出现冒顶的现象。最终才决定采用放顶采煤法来全面地进行采集。因为以综合机械化为基础的采煤工艺有阻力大、采高高和两柱低等特殊的优点。因此，也就可以更好地提高煤炭的采出率，并能够在之后更好地保证工作面上方顶板的稳定程度，避免再次出现大面积的冒顶事故。

2.4全面检测掘进工作面的矿压

按照相关的规定，在本次施工的过程中安装了本安型顶板离层仪。注意将离层仪安装在距离巷道跨度较大的位置，并在每隔开一定时间之后，安排专业的人士来记录顶板离层仪的读数。最终再将读数绘制成专业的曲线，以便能够为后续掘进和支护的过程提供有用的参数和依据。

2.5全面监测综采工作面的矿压

在该煤矿的内部建立了一个液压支架数据采集系统，这样就能够有效地实现数据的连续观测，以便能够在每割一刀煤的基础上有效地记录一次数据。之后再用专门的软件来导出相关的数据，最终生成txt文件和报表。通过有效记录周期来压支架受力的情况、安全阀开启的程度和顶板的渗漏的情况来哦更好地改善管理的方案。

2.6优化掘进的工艺

如果采用连续的掘进工艺来挖掘该煤矿往往需要花费大量的时间，从而进一步增加了掘进面迎头和空顶的时间。这样迎头处经常会因此发生冒顶的事故，从而威胁矿井的安全生产，也使得整体掘进的效率得以降低。而如果有效地采用掘进锚杆一体化的施工工艺，则能够在短时间内提高掘进工艺和地质条件的匹配程度。这样，能够更好地提高掘进的质量，缩小了空顶的时间，而且整体掘进的速度也变得更加快。

三 顶板管理问题处理方法

3.1确保顶板的稳定性

顶板管理过程中，为避免顶板事故的出现，应采取有效的措施，确保采掘工作面顶板的稳定性。基于这样的要求，煤矿开发中，应严格遵循国家规范标准的要求，开展顶板管理工作，以实现安全生产目标。根据规范要求，切实做好顶板支护工作，并定期进行检查，确保顶板支护结实牢靠、整齐稳固。同时，针对煤矿采掘工作面的贴帮支护、超前支护、切顶支护以及端头出口支护等特殊支护作业，应确保其效果符合规定要求，且要满足煤矿安全生产的需要。煤矿采掘工作面的初次放顶支护，应给予充分的重视，严格履行安全施工责任，加强顶板管理。此外，针对超前支护工作，应严格检测顶板的动态信息，并落实安全措施，以预防冒顶事故的出现。

3.2加强对巷道与掘进工作面的顶板管理

井下作业过程中，井巷、掘进工作面的顶板管理也有着十分重要的作用，是确保井下作业安全、顺利开展的前提与基础。从顶板管理要求方面来说，可以采取的支护管理方式主要包括：不管是软岩巷道，还是硬岩巷道，均可以采取三小支护技术与光爆锚喷方式。煤矿井下掘进作业过程中，引入了锚梯形钢筋梁以及锚网等新型的支护材料，同时，小药卷技术、小锚杆以及小钻头的协同作用，使得巷道顶板管理质量得到了很大程度上的提高。在泥岩巷道之中开展顶板管理工作的时候，应充分考虑锚杆长度、巷道稳定性等因素，于超出掘进头30米的位置，留出一定的松动范围，通常为0.5米至1.2米。对于泥炭质页岩，则需要在巷道设置1.2米至2.0米的松动范围；对于砂岩巷道，应在掘进头10米的位置，留出1.0至1.2米的松动范围；对于石灰岩巷道，应在70米的位置，留出0.4的松动范围。上述锚喷巷道，应使其锚杆锚固力维持在20千牛至40千牛左右。对于非硬质岩石的煤矿，巷道掘进迎头的时候，需要应用前探梁。根据种类进行分类，可以将前探梁分为一梁二环式、吊挂式、一梁三环式等不同的形式。井下作业过程中，一梁二环式、一梁三环式的前探梁应用的较为广泛。巷道与掘进工作面的顶板管理，多选择卡环式工字钢支架或者是可调式工字钢支架，多选择卡栓式的拱形金属支架，且一般采取螺母与锚杆连接的吊环式锚喷支护。

结束语

综上所述，特殊地质条件下的巷道掘进以及施工过程,应当综合考虑目标矿井的地质现状，根据实际情况采取相应合理的技术员措施,从而保证掘进工作的科学高效进行。由于在矿井的实际生产过程中存在较多的危险因素，因此在设计中应当立足于相应的基础原理而确定最终的掘进及支护方案，在施工过程中应当结合矿井现状及时有效的改进掘进工作方案，从而完成顶底板的支护，最终有效推动未来矿井工作的安全开展。

参考文献

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