鮑 鋼

(山西汾西礦業(yè)集團(tuán)水峪煤業(yè)，山西 孝義 032302)

引 言

在綜采工作面的初采期間，會(huì)出現(xiàn)頂板的初始?jí)毫︼@現(xiàn)。如果頂板比較堅(jiān)硬，則直接落下的頂板將無(wú)法完全填充滿(mǎn)采空區(qū)的空間，有時(shí)甚至?xí)霈F(xiàn)空頂面積太大，這不僅會(huì)增加支架的工作壓力，還會(huì)帶來(lái)了嚴(yán)重的安全隱患，甚至可能會(huì)出現(xiàn)采空區(qū)頂板大面積冒落的現(xiàn)象，解決這一問(wèn)題的關(guān)鍵是采用強(qiáng)制放頂技術(shù)來(lái)促使頂板及時(shí)的垮落，避免造成安全隱患。

1 綜采工作面初采期間頂板控制技術(shù)

近十年來(lái)，某礦超深孔強(qiáng)制爆破技術(shù)得到了不斷的改進(jìn)、升級(jí)和完善。其應(yīng)用效果很好，并在該地區(qū)得到推廣應(yīng)用。該技術(shù)的核心是長(zhǎng)、短爆破孔的對(duì)齊，增加爆破孔以及PVC管裝料的新技術(shù)[1]。

1.1 超深孔爆破強(qiáng)制放頂技術(shù)

1.1.1 炮眼設(shè)計(jì)

根據(jù)工作面的具體情況，將爆破孔的仰角設(shè)計(jì)為30°，最大深度(垂深)設(shè)計(jì)到25 m，使用長(zhǎng)短爆破眼以“一”字形狀排列；端部雙向“八”字形狀排列，所有爆破孔的水平投影在同一直線上，爆破孔的中心線距12613工作面的1m的距離，每小組設(shè)3個(gè)爆破孔，其中4組爆破孔的長(zhǎng)度分別為50 m、40 m、30 m，炸藥固定在32 mm、28 mm和28 mm之間，平均為24 mm。一共9組27個(gè)爆破孔，孔間距800 cm。

1.1.2 增加眼睛強(qiáng)度以確保裝藥效果。

頂板相對(duì)堅(jiān)硬的情況下，在上述爆破孔布置的基礎(chǔ)上，有必要在其他組上增加額外的孔，以確保頂板爆破效果。

1.1.3 PVC爆破新技術(shù)管的生產(chǎn)過(guò)程。

將75mm直徑的PVC管切成2m的長(zhǎng)度，然后用PVC膠將管接頭固定在管的一端。將每個(gè)孔所需的所有PVC管排列成一條直線，然后將導(dǎo)爆索擰入PVC管中，留出導(dǎo)爆索接線的長(zhǎng)度。為了保證引爆效果，需要盡量多裝入幾根導(dǎo)爆索，此外為了防止導(dǎo)爆索脫落，還要有固定措施。用一串細(xì)繩折疊并捆扎每個(gè)試管，然后用紙卷覆蓋試管的一端，形成PVC管，在一端卷起密封紙，然后將管插入管中。每米PVC管的重量為3.6 kg，裝藥系數(shù)為0.7，裝藥后用密封紙卷將其密封。爆破孔加載程序：填充爆破孔時(shí)，將準(zhǔn)備好的PVC爆破管和PVC爆破泥管通過(guò)運(yùn)輸工具送到爆破現(xiàn)場(chǎng)，然后手動(dòng)連接并裝入孔中，炸藥最后裝入并將孔密封，PVC管超深孔爆破的裝藥過(guò)程，如圖1所示。

圖1 強(qiáng)制放頂炮眼的 PVC 管裝藥新工藝示意

1.2 綜采工作面初采期間頂板管理技術(shù)措施

在使用深孔爆破迫使頂板垮落到采空區(qū)之后，仍然需要嚴(yán)格的控制頂板措施，以確保開(kāi)采初期的操作安全。初采期間采取的主要措施有：加強(qiáng)對(duì)工作面及材運(yùn)兩巷的礦壓觀測(cè)工作和觀測(cè)數(shù)據(jù)的收集和整理，及時(shí)準(zhǔn)確確定初次來(lái)壓時(shí)間和初次來(lái)壓步距及來(lái)壓強(qiáng)度；初采時(shí)要及時(shí)打出支架前探梁，拉架后支架升平升緊，頂梁接頂嚴(yán)實(shí)；材運(yùn)兩巷進(jìn)行兩端頭頂板維護(hù)時(shí)，嚴(yán)格按照先支后回的原則進(jìn)行,嚴(yán)禁提前回收支柱[2]；材運(yùn)兩巷超前支護(hù)支柱初撐力小于11.4 MPa時(shí)，支柱必須穿柱鞋支設(shè)在實(shí)底上；若工作面頂板壓力大或頂板破碎時(shí)，采用帶壓移架提前拉架的方式拉架，及時(shí)支護(hù)工作面頂板，以減少采動(dòng)對(duì)頂板的影響；若遇到工作面頂梁前端頂板垮落高度大于300 mm時(shí)必須停機(jī)，按照作業(yè)規(guī)程中處理冒頂措施及時(shí)處理。頂板控制好后，方可繼續(xù)進(jìn)行回采；嚴(yán)格控制工作面煤層層位和工作面采高，嚴(yán)禁超高開(kāi)采，對(duì)歪架、擠架、倒架等現(xiàn)象必須及時(shí)處理，及時(shí)檢修支架和處理卸壓支架；工作面供液系統(tǒng)必須完好可靠，杜絕跑冒滴漏現(xiàn)象。泵站壓力≥30 MPa；嚴(yán)格執(zhí)行作業(yè)規(guī)程的規(guī)定及時(shí)移架控頂，支架移設(shè)要及時(shí)有效，前梁接頂嚴(yán)密，減少頂板的空頂時(shí)間和空頂面積。

1.3 準(zhǔn)確判斷綜采工作面初次來(lái)壓

正確判斷初始?jí)毫κ窍ぷ髅娉醪蛇^(guò)程中因頂板大面積垮落而造成頂板安全隱患的關(guān)鍵。判斷初始來(lái)壓的標(biāo)準(zhǔn)為頂板下沉量和下沉速度，甚至出現(xiàn)有次序階梯式下沉，頂板破碎，伴隨著大的斷裂聲音，支架的工作阻力加大及煤壁出現(xiàn)大面積的片幫等?；卷敵醮慰迓涫疽鈭D，如圖2所示。

圖2 基本頂初次垮落示意圖

2 綜采工作面過(guò)空巷頂板控制技術(shù)

2.1 空巷基本情況

工作面機(jī)頭在推進(jìn)至六橫貫和七橫貫之間、機(jī)尾推進(jìn)至三橫貫和四橫貫之間會(huì)遇到一條以60°斜交并橫貫工作面的空巷，如圖3所示。空巷的寬度為4.5m，工作面與空巷相遇后，要盡量控制工作面的推進(jìn)速度和空巷與工作面暴露面積，這樣會(huì)大大減小工作面與空巷通道期間的頂板面積，并減少了控制頂板的難度[3]。

圖3 空巷與工作面對(duì)應(yīng)位置平面示意

盡可能減小空巷的橫截面并加強(qiáng)支護(hù)。一般情況下，巷道高度可以滿(mǎn)足使用要求(約3m)，寬度應(yīng)控制在4.5m以下，并應(yīng)加強(qiáng)支護(hù)強(qiáng)度。

2.2 過(guò)與綜采工作面平行的舊空巷技術(shù)措施

當(dāng)通過(guò)平行于工作面的舊空巷時(shí)，空巷的頂板上可能出現(xiàn)破碎的頂板難以控制，要提前對(duì)空巷內(nèi)的頂板進(jìn)行加固，支護(hù)方法為錨網(wǎng)加木垛用于加強(qiáng)對(duì)空巷的支護(hù)，木垛的間距可以適當(dāng)擴(kuò)大。在通過(guò)空巷的時(shí)候，要提前斜擺工作面，盡量減小工作面與空巷的空頂面積，在保證安全的情況下，推進(jìn)速度要快。

3 綜采工作面過(guò)薄基巖頂板控制技術(shù)

當(dāng)機(jī)械化的工作面由于頂板巖石較薄，在割煤時(shí)頂板可能會(huì)出現(xiàn)開(kāi)裂甚至冒落的情況發(fā)生，并且在頂板冒落后可能有發(fā)生透水和瓦斯積聚的風(fēng)險(xiǎn)，在復(fù)雜情況下，甚至可能出現(xiàn)大的破壞性的事故發(fā)生[4]。因此，當(dāng)工作面穿過(guò)頂板巖石較薄的區(qū)域時(shí)，必須使用有效的方法來(lái)有針對(duì)性地控制頂板-向頂板注凝固材料，把破碎的頂板凝固成一個(gè)整體。以大柳塔煤礦為例，22614工作面煤層厚度約5.5 m，埋深約90 m，頂板巖石較薄，為了保證回采過(guò)程的頂板安全性，主要采用以下方法：選擇具有較大工作阻力的液壓支架，以確保工作阻力能夠支護(hù)工作面。選定的22617和22618工作面支架的工作阻力為11 000 kN并帶有伸縮頂梁。留設(shè)厚度約為0.3 m的頂煤，以增加頂板的厚度。在將凝固材料注入頂板之后，松散層完全變成堅(jiān)硬的巖層，巖石厚度大于8 m。加強(qiáng)對(duì)支架的操作處理，將支架及時(shí)移至采煤機(jī)后面3個(gè)支架處，向前拉支架以確保支架能夠及時(shí)支護(hù)頂板，打開(kāi)伸縮頂梁護(hù)頂，依次進(jìn)行推進(jìn)，確保安全。

4 結(jié)語(yǔ)

在特殊的地質(zhì)條件下，對(duì)綜合機(jī)械化采煤工作面頂板進(jìn)行有效控制是防止頂板事故的關(guān)鍵。本文所涉及的綜合機(jī)械化采煤遇到的特殊地質(zhì)條件通常涵蓋了煤礦開(kāi)采過(guò)程中遇到的各種頂板控制問(wèn)題，針對(duì)這些特殊地質(zhì)條件的響應(yīng)措施得到了控制，良好的頂板控制措施有效地防止了煤礦頂板事故的發(fā)生，為全國(guó)煤炭行業(yè)的頂板控制和預(yù)防綜采事故提供了重要的指導(dǎo)。