麦捷煤矿放顶煤开采顶板管理技术措施分析

李建强

（太原东山王封煤业有限公司，山西 太原 030000）

0 引言

麦捷煤矿150503 放顶煤工作面位于矿井井田新区中西部，采区南部为未采区、西部为井田边界，临近博大京鲁煤矿，东部为阳泉上社二景与和谐煤矿，北部为F3 断层。15 号煤层工业资源/储量为35 056 kt，设计资源/储量为29 830 kt，设计可采资源/储量为17 439.7 kt。为确保工作面开采工作的安全、平稳进行，制定和使用了顶板管理技术措施[1-3]。

1 正常情况下的顶板管理

1.1 坚硬顶板强制放顶的技术要点

直接顶的类别属于中等稳定的2 类，老顶520≤620，属于Ⅱ级，说明本工作面的采空区顶板存在垮落的风险。通过对本工作面地质条件，以及附近已采工作面的老顶来压情况，对工作面的顶板来压步距进行了设计。直接顶、老顶的初次垮落步距分别为12～22 m、35～45 m，而老顶周期来压步距则为18～25 m。

通过对已采工作面情况的分析，回采工作面的顶板处于“随采随落”的状态。工作面的顶板并非坚硬顶板，说明在初采时运用顶板预裂手段后不必强制放顶。为避免出现悬定面积过大的问题，本工作面的预裂爆破技术要点为：在垂直工作面按照切眼布置25个钻孔，钻孔的仰角为60°、长度为30 m。钻头直径为5.6 cm，方向与工作面推进方向具有统一性。

1.2 端头、工作面及其巷道的支护方法

在本工作面上使用了放顶煤液支架支护顶板，在工作面的端头、端尾处各安装了3 组液压支架，中间架为137 组。本工作面的端头、端尾支架的外帮位置存在2～3 m 的空挡，在端尾支架外帮空档分别为1.6～2 m、大于2.4 m 时，需要分别投用两端大板控顶、三端大板棚管理模式。而本工作面在顺槽超前支护方面，则使用了单体支柱配合4.2 m 大板、4.2 m π型梁棚联合支护方式。端头的排头架外帮采用迈步抬棚管理顶板，沿着巷道的平行方向，在距离排头架外帮20～50 cm 出进行布设。

1.3 机头或机尾的三角区管理

在两个三角区的位置，同工作面平行方向上使用了排头架完成顶板支护工作。在顶板破碎煤墙较为松软时，按照实际情况适当增加联网长度，凭借大板的力量增加顶板支护的强度。转载机以外的列车在拖移电缆时，需要在超前支护以外拖移动，保证人行道内的净高、净宽分别控制在1.8、0.8 m 以内。当端头、端尾三角区内的里帮锚杆完成卸压任务之后，应尽快逼好煤墙。而安全出口的位置则要保证无任何杂物的阻挡，维持较高的畅通性。

1.4 两巷老塘垮落管理

皮带和轨道顺槽需要在全锚支护区内的顶板、高顶破碎位置上，搭设好单柱π 型梁棚进行支护，用道木绞顶开展强化维护工作。若发现在皮带和轨道顺槽的人行路面上存在杂物，便要尽快予以清理。为了实现老塘的随采随落，应在退巷道顶部外帮侧、退锚索的位置上，使用顶角锚杆螺丝。而老塘的悬顶长度在超过标准时，需要立即停机处理，处理措施如下[4]：若难以正常退锚，需要在确保工作人员人身安全的条件下，开展刺松托盘上顶煤工作，让锚索失效。在已经完成退锚工作的情况下，则要在安全区域内，用绞车拉动钢带进行放顶。回采时需要查看顶板的垮落状态，对锚杆螺丝、退锚索的数量加以调整。在采空区出现小面积未垮落时需要以填充的方式对老塘进行管理，而在采空区顶板大面积无法垮落时则要立即停止生产。

2 特殊情况下的顶板管理

2.1 工作面过松软带、破碎带

过松软带、破碎带前50 m 的位置上，队组应当做好在工作面上液压系统的检修工作，准备生产活动中所需要的材料、设备，检查排水系统以保证排水能力满足要求。工作面遇破碎带、松软带，应适当降低采高，采取追机带压移架方式，使支架能够紧随机组之前的滚筒移架，之后应尽快完成升架任务，使支架接顶更加稳固。若在本工作面顶板破碎区域内，升架临近的支架顶梁、前梁错差在20 cm 时，支架初撑力仍然无法满足既定标准，便要停止升架操作。顶板破碎区内要尽快完成超前移架工作，避免碎石漏出。为了避免出现工作面漏石的问题，需要在平行煤墙安装单体柱抬棚。在出现漏顶（高顶）区域内瓦斯超过1.2%时，必须现场停机处理。

2.2 工作面过地质构造

实践证实，工作面范围内存在JX12 和JX14 型陷落柱，需要在布置巷道时优先用震动炮松动处理，直接掘进，而在回采时则沿用震动炮，再用采煤机完成作业。在工作面过断层期间，应当在作业现场准备方木、金属网等所需的物资，同时在本工作面上2 路供风管道上，使用风钻开展打孔作业，而在运输巷道的1 路压风管道上，则要用风镐进行破矸。整个过断层中均瑶强化对施工质量的管理，始终维持断层工作面具有顺平、顺直的特征。如果工作面存在空顶、空帮，以及端面距离超过34 cm 的情况，便要尽快接实顶与拉动超前架。在拉动超前架后不满足要求的情况下，便要在每个架上卧穿2 块大板，板间距为75 cm，同时在板下部位置上用单体支出假设临时贴帮柱。柱距同样为75 cm，控制初撑力至少为1 800 kN。期间还需要强化对工作面顶板的管理工作，要求相邻液压支架的高度差不可大于侧护板的2/3，端头支护的施工作业应按照施工规程开展。同时做好液压系统的检修工作，使泵站的压力达到30 MPa。做好顶板和地板的管理工作，保证采煤机、液压支架、刮板运输机等设备的平稳运行，不可发生急弯、陡坡等现象[5]。在开展割煤工作时，应当依照煤层的具体厚度，控制好采煤机的卧底量、飘刀、挑顶。当断层经过之后回到正常区域之时，要立即将工作面予以调整，能够沿着煤层的底板进行开采作业。

3 预防架前顶煤和顶板漏冒和工作面煤壁片帮的方法

回采期间需要保证确保工作面液压支架初撑力达标，使液压支架的初撑力至少为规定值的80%。若无法满足这一要求，技术人员应立即对问题予以解决，及时升紧支架，使初撑力符合既定标准。在回采工作面位置上，液压支架应完好无损，使护帮板可以保护煤墙，供液系统及其元件不得发生自动卸载等异常问题，用以保证支架的工作阻力和初撑力，而采煤机割煤后伸缩梁护帮板要及时打出。

在回采工作面的破碎顶板预假顶之下，应保证超前和带压移架跟随机擦顶。回采工作面的采高参数需要控制在2.8 m，顶板和支架箱梁的最佳仰俯角不得超过7°。按照本工作面的作业情况，最大梁端距离需要控制在34 cm 以内，最小、最大控顶距分别为4.45 m 和5.25 m。因本工作面的煤层倾角为0°～7°，具有近水平煤层的性质，不必采用采煤机防滑、支架防倒等方法，便能确保煤墙支护、架前顶煤的安全系数。

4 结语

针对麦捷煤矿的150503 放顶煤工作面的实际情况，对开采过程中要采取的一些安全技术措施进行了分析。分析了坚硬顶板强制放顶工艺和设备选型和工作面支护、工作面巷道超前支护、端头支护方式，并探讨了回采过程中要采取的一系列安全措施。可以为放顶煤的安全开采提供一定的参考。