浅谈富力煤矿-450中22层工作面破碎顶板综合控顶措施

摘 要：煤矿工作面破碎顶板综合控顶工作是保证煤矿安全生产的重要内容，破碎顶板对煤矿生产的安全威胁较大。本文将重点对富力煤矿-450中22层工作面受地质构造等问题出现顶板破碎时进行综合控顶技术进行分析，采取合理有效的措施，保证煤矿安全。

关键词：采煤工作面;破碎顶板;综合控顶;措施

1.引言

煤矿工作面破碎顶板严重威胁煤矿生产安全，是煤矿研究中的主要问题之一。本文将重点对富力煤矿-450中22层煤矿破碎顶板问题进行分析，对工作面综合控顶措施进行针对性的分析。

2.工作面概况

富力煤矿-450中22层本区走向长234米，倾斜平均长110米，煤层平均倾角29o，煤层平均厚度5.27米，工作面设计开帮高度2.0米，放煤高度3.27米。区域范围内煤岩产状变化较大，构造比较复杂。区域内有f1、f2、F24断层影响。f1断层走向N35°W，倾向W35°S，倾角70°，落差20米。该断层为正断层;f2断层走向N12°W，倾向E12°S，倾角45°，落差大于10米。该断层为正断层;F24断层走向N41°W，倾向W41°S，倾角40°，落差30-50米左右。因受以上断层影响，局部伴生一些小的断层，并出现褶曲牵引现象，使煤层倾角变大，对回采有一定影响。

目前条件下大部分工作均揭露出断层结构，容易出现冒落等问题，影响正常回采工作开展并且断层和褶曲结构瓦斯赋存异常，如果没有良好的控制工作面顶板将会造成大规模的冒顶事故出现，影响矿井安全生产。

3.影响工作面破碎顶板控制的条件

3.1 地质构造

煤层和围岩周围的岩体强度是质地构造需要考虑的重要因素，此外还包括节理类型、裂隙发育情况、断层分布等问题。随着工作面开采不断推进，煤矿周围岩体的应力稳定性受到破坏，原本施加于上部顶板岩层的应力转移释放，如果岩层的强度不够，则容易导致顶板破碎。如果岩层节理和裂隙发育，在受到额外的应力作用后将会导致岩层发生破碎和冒落，冒落后由于本身的分散应力形成应力集中，仍然容易出现安全问题。如果該位置工作面断层褶曲发育，则构造带周围的岩石破碎，非常容易引发顶板冒落。

3.2支架初撑力和支护状态

在工作面回采过程中，由于地下环境复杂等因素，本身支架移动之后稳定下降，达不到原本的初撑力，难以保证对顶板有效支撑，可能出现顶板破碎事故。矿区本身地质条件相对复杂，工作面整体的起伏角度大，一旦伪倾角掌握不足，工作面输送机便会上下移动，支架难以垂直，相邻支架之间呈现台阶错位，不能形成平面支撑效果，降低支护质量。支架歪斜会导致顶梁和顶板接触不佳，支护面积变小，加剧顶板破碎发生。

3.3支架端面距

工作面在向前推进时本身支架会受到顶板破碎和倾角变化影响，出现歪斜、咬架的问题，支护效果难以保证。仰采时工作面提刀幅度如果过大，将会导致支架向后仰过过多，端面距增加。如果煤层相对松软，则端面距会进一步增加，相对控制顶板更难。

3.4 推进速度

工作面的顶板控制工作与推进速度也存在一定的关系。如果工作面推进速度较快，整体应力变化时间较短，受到周期来压的影响较小，因此相对控制效果比较好;如果推进速度较慢，那么周期来压相对较大，压力会向前移动至工作面出，导致煤壁片帮，支架的端面距增加，同时顶板受力破碎，增加顶板控制难度，导致工作面的推进速度越来越慢，降低生产效率。

4.工作面支护设计

4.1支护强度计算

注：P—支护密度  根/m2;    D—顶板单位面积载荷量  T/㎡

K—单体支柱支撑强度（30T/根）;M—设计开帮高度

R—支护强度   T/m2;V—顶板煤岩容重取2.0 T/ m3

1.06—两组支架之间支护的宽度（0.76+0.3）m;支架立柱的工作阻力 T

顶板单位面积载荷量D=8.M.V=8×2.0×2.0=32.0 T/m2

支护强度计算：

最大控顶距时支护密度：P大 =5/（3.7×1.06） = 1.275根/m2

最小控顶距时支护密度：P小 =5/（2.8×1.06）= 1.68根/m2

最大控顶距时支护强度：R大 = （5×30）/（3.7 ×1.06）= 38.2T/m2

最小控顶距时支护强度：R小= （5×30）/（2.8×1.06 ）= 50.54T/m2

4.2支护方式和参数选择

根据上述计算工作面选择天津市鹏程液压支架厂生产的BDY型并联顶梁液压支架支护顶板，完全能够满足工作面支撑能力的要求。

ZH1600/15/26B支架主要技术参数：

5.采煤工作面破碎顶板综合控制措施

5.1优化工作面设计工作

根据实际地质条件的调查应当尽可能减少触及存在褶曲构造较大的位置，分散褶曲位置的煤层由两个工作面完成。

当巷道掘进时，如果发现断层和构造带时，应当及时的调整施工角度，巷道坡度越大则顶板破碎管理难度越大;在巷道行进时应当尽量保证顺平或者按照一个方向前进，避免出现弯曲或者变向，特别是顶板位置，如果出现变向将会直接导致该位置形成应力集中，导致问题的出现。

5.2确保支架支护强度

在移动支架完成后，应当升高支架，使其仍然保持初撑力效果。在移动时，首先启动千斤顶，逐步的对其进行卸载，保证支架顶梁和顶板之间存有支撑阻力，设备带压前进，在一定程度上控制顶板下沉量和破碎程度。

破碎顶板位置可以前期准备好金属网进行铺设安装，从而降低顶板冒落造成的危害;同时沿着工作面的倾向位置安置工字钢，避免支架错茬导致支架顶梁不齐，提升支护质量。

5.3提升推进速度

制定合理的推进速度，制定相应的推进速度计划，工作面每月推进量大于50m。在推进工作面，应当在合理范围内适当加快推进速度，避免慢速推进，降低由于压力前移作用导致的顶板破碎问题。

5.4 施工超前管棚

工作面顶板破碎、煤壁不片帮时，可以实行在工作面内煤壁肩窝搭建施工超前管棚，然后结合金属网形成维护效果，在拉动支架时需要控制高度来保证前梁能够托起管棚。如果煤壁片帮较大时，不仅需要铺设金属网来保护，同时还要沿倾向线设计工字钢，在下部设置贴帮柱。如果片帮过于严重或者已经出现大面积冒顶时则不适用超前管棚。

5.5注入加固材料

如果顶板过于松散，可以提前注浆将松散的煤岩体形成统一的整体，具备一定的承载能力。通过注入高强度的浆液可以对煤岩体内的裂隙进行填充，形成具有高强度的构架，提升煤岩体内部的粘结力和内摩擦角，从而有效的提升巖体的强度，从而利用提升的承载力实现主动支护。

6.结束语

采煤工作面破碎顶板对于煤矿的安全生产具有重大影响，如果没有良好的进行控制将会导致重大的安全事故。在综合控顶措施制定时应当以预防为主，加快推进速度，保证支护强度能够达到要求。当出现相应构造问题时，应当及时的采取上述措施来提升顶板的强度，保证工作面正常生产。在实际生产过程中，应当实时关注工作面的变化，制定针对性强的措施来保证顶板控制效果，保障安全生产工作开展。

参考文献：

[1]拜志军. 采煤工作面破碎顶板综合控顶措施研究[J]. 山东煤炭科技， 2017（1）：27-28.

作者简介：

于国锋 男 1984年出生，2008年毕业于黑龙江科技学院采矿专业，现工作于龙煤鹤岗矿业有限责任公司富力煤矿三采区，主要负责采煤技术及管理工作。