摘要：為了解決西安煤業(yè)公司綜采工作面殘采過程中頂板控制難度大的問題，通過理論分析影響采煤工作面冒頂事故的各個因素，在此基礎(chǔ)上采取相應(yīng)的控制技術(shù)，加強了頂板控制，降低了冒頂事故，最終實現(xiàn)了煤礦的安全高效開采，并為類似條件下的頂板控制與管理積累了寶貴的經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：

破碎頂板；端面距；推進速度；初撐力

中圖分類號：TB

文獻標識碼：A

文章編號：1672-3198（2012）02-0278-01

1西安煤業(yè)公司概況

西安煤業(yè)公司位于吉林省遼源市西安區(qū)。礦區(qū)有運煤專用鐵路與遼源站相連，并可通過貫穿市區(qū)的四梅公路，鐵路和遼營公路通往全國各地，交通位置十分便利。西安煤業(yè)公司現(xiàn)主采煤層為下煤，該煤層層理、節(jié)理較發(fā)育，結(jié)構(gòu)復(fù)雜；煤層頂板為白色粉砂巖和砂質(zhì)頁巖互層，易破碎，穩(wěn)定性差；煤層底板為凝灰?guī)r或安山質(zhì)砂巖。西安礦于1955年建成投產(chǎn)，經(jīng)近50多年的開采已無原始煤層，現(xiàn)全面進入殘煤復(fù)采階段。殘煤復(fù)采工作面煤幫及頂板受多次采動影響破碎易冒頂，因此綜采工作面頂板控制的關(guān)鍵是端面頂板的維護與控制，因為端面頂板基本屬無支護區(qū)，是工作面頂板控制的最薄弱環(huán)節(jié)，找出控制方法對安全生產(chǎn)有重大意義。

2端面冒頂?shù)囊蛩?/p>

2.1地質(zhì)因素

煤與圍巖的強度、節(jié)理、裂隙、斷層、褶曲等地質(zhì)構(gòu)造是影響頂板穩(wěn)定與否的內(nèi)因；通常煤、巖層強度低，層理、裂隙發(fā)育，斷層構(gòu)造帶是造成頂板巖層破碎易冒的重要因素。隨工作面開采，煤層與圍巖相對穩(wěn)定的力學(xué)結(jié)構(gòu)遭到破壞，頂板巖層應(yīng)力通過煤層釋放給底板巖層，若煤層強度低、易碎，頂板巖層應(yīng)力無法或完全釋放到底板巖層中，從而導(dǎo)致頂板破碎。巖層的層理、裂隙是決定巖體強度的重要特征，層理、裂隙越發(fā)育，巖性越弱，強度越低，頂板巖層也越易冒落。斷層、褶曲等地質(zhì)構(gòu)造帶易造成頂板破碎、易冒，構(gòu)造帶與工作面夾角越小，揭露破碎帶越寬，對工作面產(chǎn)生冒頂?shù)挠绊懸苍酱?，斷層落差越大；附近漲性構(gòu)造裂隙越發(fā)達，巖性越松軟，冒頂可能性也越大。舊巷、采跡破壞煤層原始應(yīng)力分布狀態(tài)，煤層破碎也極易造成工作面冒頂。

2.2端面距

若冒落程度用冒落范圍占工作面總長的百分比表示，端面距越大，冒落程度隨之增加。但有的工作面梁端距近為零，仍發(fā)生不少冒頂，這說明端面距不是影響頂板冒落的唯一因素，它受諸多因素影響。端面距與冒落程度的關(guān)系如圖1所示。

圖1端面距S與冒落程度M的關(guān)系

2.3工作面推進速度

頂板冒落程度與工作面推進速度有直接關(guān)系，工作面推進速度增加，工作面支護速度也加快，減少了煤與圍巖的變形，減少了工作面冒頂。綜采工作面平均日推進小于10m，端面頂板極難控制，冒頂事故經(jīng)常發(fā)生，平均日推進達到2.0m以上時，工作面冒頂事故基本杜絕。工作面推進速度越快冒落程度越小。推進速度與冒落程度的關(guān)系如圖2所示。

2.4支架初撐力

平均支護強度與冒落程度大致呈雙曲線關(guān)系，其關(guān)系如圖3所示。且明顯變化區(qū)間在250～300Pα之間，低于此阻力端面冒落急劇增加，高于此阻力，對端面冒頂?shù)挠绊懖淮?，如把支架平均支護強度控制在250～300Pα，就會減少端面冒頂。要保證支架的支護強度首先要確定支架初撐力，但實測表明，支架初撐力合格率平均只有70%左右，其主要原因：（1）支架供液時間短，多支架同時供液；（2）泵站壓力不足，閥及管路泄漏；（3）支架立柱、前梁千斤頂竄液；（4）支架上有浮煤、浮矸；（5）工作面底板松軟；（6）泵站流量小，主管路內(nèi)徑細，供液不足。

2.5支護狀態(tài)

運輸機上竄下滑，支架不再垂直工作面，支架間呈臺階錯茬，影響了支架支護狀態(tài)；有時支架各立柱升柱不平衡，造成頂梁歪斜，不能平行支護頂板，形成頂梁與頂板線接觸；有時出現(xiàn)歪架、咬架，調(diào)架不及時等，都會降低支架支護質(zhì)量，導(dǎo)致頂板事故發(fā)生。

3破碎頂板的控制

3.1支架選型

煤層頂板不穩(wěn)定，工作面盡量選擇前梁具有伸縮性能的支架，采煤機通過后立即前移支架，支護剛暴露頂板時，伸出伸縮梁，最大限度縮小端面距。若煤壁折幫，可在采煤機割煤前拉架，將支架前梁移至煤幫，即超前支護，在破碎頂板管理中也極為有效。

3.2頂板鋪金屬網(wǎng)

破碎頂板在進人頂梁上方時已很破碎，且在頂梁上方形成厚度不等的浮矸層，移架時，浮矸從架間及端面漏下，也可造成端面冒頂擴大；鋪頂網(wǎng)能使破碎頂板形成一個整體，達到改善頂板之功效。頂網(wǎng)一般鋪雙層，這對頂板管理有以下好處：（1）防止架間、端面漏矸，改善頂梁與頂板的接觸狀態(tài)；（2）有利于提高平均支護強度及圍巖剛度；（3）有利于防止煤壁片幫，減少片幫深度。

3.3帶壓擦頂移架

當(dāng)采用正常操作程序降架移架，很難保持破碎頂板的完整性時，應(yīng)采取帶壓擦頂移架。移架時，先啟動推拉千斤頂，再逐漸卸載，使梁與頂板保持一定的支撐阻力，帶壓前移。這樣頂板不會出現(xiàn)明顯松動，可有效控制頂板。

3.4安設(shè)初撐力保證閥

人工操作移架時，為提高移架速度，常因供液時間短，支架初撐力達不到額定初撐力。安設(shè)初撐力保證閥后，即使松開操作手把，支架仍可繼續(xù)增壓，直到達到額定初撐力后，才停止供液。

4結(jié)語

西安煤業(yè)公司自殘煤后采用綜采以來，由于采取了各項控制措施，同時要求每個采區(qū)每日的開幫推進度達到15m以上，頂板管理狀況得到了改善，冒頂事故得到了有效的遏制，降低了綜采工作面在破碎頂板條件下的冒頂事故，實現(xiàn)了煤礦安全高效生產(chǎn)。

參考文獻

［1］樊運策.綜合機械化放頂煤開采技術(shù)［M］.北京：煤炭工業(yè)出版社，2003.

［2］陳炎光，錢鳴高.中國煤礦采場圍巖控制［M］.徐州:中國礦業(yè)大學(xué)出版社，1994.