煤矿回采工作面破碎顶板控制关键技术研究

王泽强+李军

摘 要：煤炭是我国经济稳定、持续、快速发展的必要保障。然而，煤矿采煤工作面顶板状况及支护管理状况直接关系到煤矿的安全生产和经济效益。国内外关于采场顶板控制及"支架一围岩"关系方面的研究成果对于指导一般条件下的煤层开采无疑是正确的，对于指导生产实践，确保生产的正常进行起到了一定的积极作用。但应当看到，随着科学技术和生产实践的不断发展，矿山压力理论也需要不断地完善和发展。

关键词：煤矿；回采工作面；破碎顶板；控制技术

煤炭可有效保证我国经济平稳、持续发展，因此煤矿开采工作面中的顶板情况，以及顶板支护的管理质量会直接对煤矿的安全生产以及经济效益产生严重的影响。在国际中享有盛名的煤矿开采场地中顶板控制和管理理论，在一般情况下进行的煤矿开采工作具有十分重要的指导意义，使得煤矿开采工作能够顺利进行。但是，就当前的科技发展形势来看，传统的矿山开采管理观念和理论只有不断地完善和创新才能适用于现代煤矿开采工作，提升破碎顶板的控制技术含金量，促进煤矿业的发展。

1矿井简介

该工作面走向长度464～480米。综采可采长度453米，工作面长度140米，煤厚2.3～3.2米， 均厚2.51米， 煤层倾角1°～4°。顶板风化且破碎。

2煤矿回采工作面破碎顶板冒顶原因

破碎顶板多发生在断层带、褶曲、节理裂隙穿旧巷隙等地段，主要表现为顶煤或顶板强度较低，矿山压力影响大，造成顶板断裂非常容易，在破碎顶板环境部分细块或粉末。破碎顶板的下落机理：地质层运动时，岩石会受到拉压，导致岩石破裂而形成断层，是顶板破坏的完整性，断裂面因此会在顶板周围继续膨胀。在两个断层面之间，通常堆积成粉末或泥状，较光滑。上下盘之间的岩层失去了粘结力，煤矿顶板管理出现了故障。地壳运动引起的水平压力的岩石承载力下降，出现褶皱，褶皱与在原岩应力分布的影响的压力和残余应力的内部结构，该背斜和向斜煤矿区聚集大量的破碎顶板局部冒顶造成的灵活性。压力下的煤层的影响，导致薄，挤压后会形成大量的滑动面和顶板，顶板破碎引起的接缝和裂缝，并伴随着孤独和孤单，局部冒顶现象引起的打滑，严重时形成的支撑架摊到大面积坍塌现象。煤矿巷道放顶煤破碎顶板冒落的机械化，将对煤炭生产的安全，严重影响了挖掘效率，结合煤矿和煤矿的具体情况，煤矿和地址生产现状水文条件， 推测出导致工作面顶端出现冒顶情况的原因包括：①地质条件。煤层以及围岩的强度、裂隙、褶曲、断层等多种地质结构可直接对巷道顶板的稳定性产生影响，属于具有根本性质的内在因素。断层之间存在的落差和周边的涨性结构裂隙程度呈正相关，岩层性质的软硬程度与出现冒顶的概率存在正比关系。②支护架初始支撑力以及支护强度。煤矿回采工作面的支护强度和破碎顶板冒落之间存在着双曲线关系。根据实地考察可知，该煤矿顶板出现事故在支架工作阻力 240-290kN/m 2 区间时变化尤为明显，当工作阻力小于该区间时，顶板冒顶现象极其激烈，当工作阻力大于该区间时，顶板冒顶现象不严重，由此可见支架工作阻力的参数设置合理，才能有效减少顶板冒顶现象出现。支护架的初始支撑力会对支护强度以及支护效果产生重要影响，保证支护架的初始支撑力意义重大。

3 煤矿回采工作面破碎顶板控制技术

3.1加强勘测

我们需要加强煤炭勘探地质条件开始工作前必须详细描述矿井地质资料，主要内容要有变化，对矿区水文地质条件，地质构造的故障信息，折曲线，顶板破碎带，节理裂隙发育，形成较高的可行性和预防跌倒措施。

3.2做好支护工作

为了改善采煤工作面破碎頂板的状况，必须做好支护工作，更重要的是推进支护工作。对采煤机切割工作完成后，移动支架，移动式输送机可以通过先进的采煤机移动支架工作，确定支架梁顶住煤壁，以避免暴露的顶板冒顶现象的超前支护措施。

3.3尽量减少梁端距

工作面顶板破碎成以上前问题很严重破碎的顶板，并在上面形成浮矸层不同厚度位置的屋顶，移动支架在浮矸过程将沿着支架下降，从而增加了顶板面积。因此，缩短煤巷工作面梁端距离，采取临时支护措施控制破碎顶板是一种行之有效的措施。

3.4伸缩支护架以及金属网

顶板稳定性差，工作面支架的选择应与护板和扩展能力，在切断采煤机的地区完成工作，垂直支撑架将前进或护板和膨胀装置打开，只是暴露的顶板支护，将伸缩装置延伸为了减少端面之间的距离。在支架上方的顶板上设置金属网能有效地控制顶板垮落现象。在树冠上方铺设金属网，可暂时将顶板破碎形成整体，从而提高顶板的效率，值得注意的是，在正常情况下金属网铺设两层，加大控制力度。

3.5走向梁架立

靠近破碎顶板的位置，在煤壁上放置一个放在巢内的梁，梁的两端分别对着煤壁和顶架上的支架。避免梁、孔的位置，避免易损件的煤壁，避免其他安全事故的发生。

3.6带压擦顶移动支护架

在移动支架的工作阻力必须设置，以保证支柱、横梁靠近顶板前移，可以减少破碎顶板支架在一定程度上移动的活动量，防止移动支架的破坏。

4结论

通过对煤矿和现有设备的基础上，适应性对破碎顶板现有机制的本质的分析，对现有矿区布局分析，工作面开采技术参数，对破碎顶板的控制效果，对现有管理方法的利弊分析。从而了解了煤矿顶板破碎的原理及成因，深刻认识到顶板破碎的危害性。如何防止顶板破碎，加强工作面安全生产，提出了一些合理、实用、实用的建议，对煤矿后期的发展具有指导意义。

参考文献：

[1]查文华，黄嵘，华心祝，等.许疃矿72煤工作面破碎顶板超前预注浆加固控制技术研究[J].煤炭工程，2012（09）.

[2]程详，赵光明，孟祥瑞，等.上提综采面破碎顶板片帮冒顶分析与控制技术研究[J].西安科技大学学报，2012（04）.

作者简介：

王泽强 1979年6月 男 山东省肥城市 采矿助理工程师 研究方向：回采、掘进、安全管理