煤矿井下综采工作面顶板管理的研究

张 涛

（山西潞安环保能源开发股份有限责任公司常村煤矿， 山西 长治 046000）

1 煤矿井下综采工作面顶板存在的安全问题

1.1 地质条件问题

通过对工况进行分析发现，顶板与相应的煤矿讲下地质状况之间存在一定的联系，对于不同材质的岩层顶板，其安全性各有千秋，如表1 所示。假如煤层自身存在裂缝，那么将给煤层带来更多的应力。从而出现形态不同的游离岩块。这样在实施支护保护时，往往会出现区域倾斜的现象[1]，由于顶层压力过大出现坍塌的现象，最终出现冒顶事故。

表1 顶底板岩层分析

1.2 支护材料与施工技术问题

由于煤矿井下综采需要借助专业人员技术，从支护作业以及相应的施工技术来讲，这些措施都会给顶板安全带来较大的影响。因此，相关工作人员必须充分考察矿井地质与工作环境，这样才可以实施切实可行的工艺技术[2]，能够有效地降低顶板安全隐患。与此同时，由于顶板所选用的材质与顶板的安全性正相关，尤其对于大型顶板，必须充分考虑压强的承载能力[3]，这些都都会对掘进工作效率产生影响。

1.3 工作面冒顶问题

由于采煤时必须用到采煤机，这样就会出现拆除不适应的支护架，在拆除的过程中往往出现顶板松动的情况，当拆出之后回采面失去相应的支护[4]，这样将导致顶板出现裂纹的现象。

1.4 顶板破碎问题

在煤矿下实施爆破时，往往对爆破位置的岩层产生破坏，这样使得岩体周围出现变换，最终出现顶板坍塌或者增加顶板冒顶的风险。

1.5 巷道冒顶问题

在巷道采煤过程中，假如未设置相应的支护，往往会出现顶层坍塌。当工作在支护支架周围[5]，并且支护不稳定，那么将会给巷道岩体产生坍塌事故。

2 煤矿井下综采工作面顶板的管理

2.1 巷道临时支护材料的管理

以潞安集团某煤矿进行研究，此集团在矿井巷道施工过程中，选用临时施工的方式：

1）对于矩形锚网巷道而言，当实施临时支护保护时，先用吊环作为支护材料，材质为Φ22 圆钢，并且配置有Φ22 螺帽，数量为2 个，采用双层焊接的方式将吊环和螺帽实施焊接。接着计算巷道面积，通常选用5.5 m 为分界点，这样能够依据不同的巷道，实施对应的支护保护。假如宽度不小于5.5 m，那么这时支护材料可以选取3 根前探梁，并且每根梁之间的距离设定为1.5～2 m，对于临时支护而言，相对应的大板参数为：长、宽、厚分别为：4.0 m、0.3 m、3 cm。假如巷道宽度不大于5.5 m 时，那么这时支护材料可以选取2 根前探梁，并且每根梁之间的距离设定为1.5～3 m，对于临时支护而言，相对应大板的长、宽、厚分别为3.5 m、0.3 m、3 cm。

2）对于拱形巷道与架棚巷道而言，使用临时支护进行保护。对拱形巷道而言，通常借助卡子把两个探梁分别固定在棚梁，并且梁间距控制在1.2 m 的范围内。对于架棚巷道而言，通常依据巷道的特点实施支护保护，对于宽度不大于5 m 的，相对应的大板参数为：长、宽、厚分别为：2.5 m、0.3 m、3 cm。对于宽度小于5 m的，相对应大板的长、宽、厚分别为3 m、0.3 m、3 cm。

3）对于特殊巷道对应的临时支护，通常地质容易出现大面积断面的，往往需要实施临时支护，必须设置防迎头片帮装置。假如断面和底板之间的距离不小于1.5 m 时，首先对其实施防护管理，并且相应的大板参数宽高必须大于0.3 m 和3 cm，对应的宽度应该超过巷道宽度的60%[6]。

同时，严格规范临时支护的安装步骤。在安装支护材料过程中，必须对前探梁实施严格的检查，需要确定材料以及各个环节的是否连接完好，相应的工作人员必须具有完善的背顶材料，从而可以落实敲帮问顶工作。接着实施网片的铺设以及相应的连接，与此同时安装吊环，等完成安装吊环之后，必须进行质量检测，从而保障紧固件发挥作用。当已经完成前探梁架安装，依据相应的工程需要铺设大板，可以使用木楔将其背实。

2.2 棚顶顶板的管理

棚顶顶板对于综采工作面的安全问题起着非常重要的作用。通常在制定支护保护时，往往需要参考煤层顶板高度与端面距离。假如顶板和店面之间的距离有1 m 时，棚顶的加固方式通常使用钻眼插钢针法，假如在进行检测过程中，出现端面和对应的冒落高度两者参数不匹配，那么需要实施顶棚支护帮助措施，这样能够防止出现“零皮”问题，从而保障工作人员的安全性。简而言之，通常可以从冒落区一侧着手，可以把工字钢与输送机挡煤板安装于外侧，与此同时还必须保证冒落区一侧顶住煤壁，对于顶板的压力通常可以使用敲帮问顶作业实现。为了能够更好地保障预防顶板在应用过程中，出现二次冒落现象，首先使用单体液压支柱实施保护，这样能够运用钢梁进行支柱保护。对于假顶进行支护作业时，钢针的插入参数为：间隔距离保持在0.5～0.7 m 范围内，使用铁丝网将钢针和方木进行加固，这样不仅可以有效地提高支护的作用，而且能够避免不必要的安全事故。

2.3 综采工作面与巷道顶板支护的管理

在实施支护管理时，必须严格依据巷道岩体形式选取对应的支护方式。举例说明，对于硬、软岩巷道，通常可以选用光爆锚喷支护技术，并且需要使用小钻头、小锚杆等技术，从而能够实现对巷道顶板的安全管理[7]，有效地降低风险概率。在松动范围设置方面，通常需要参考巷道地质条件，设计相应的松动范围（见表2），这样可以起到巷道顶板的保护。

表2 不同质地巷道的松动范围设置

3 结语

在实施支护保护时，需要参考工程实际情况。科学有效的支护措施往往需要参考巷道地质，比如岩层性质、地质结构等，与此同时要求提前设计好顶板，从而依托完备生产条件为作业安全提供保障，最终达到顶板的安全管理。