浅析采煤工作面的合理支护设计与顶板管理

浅析采煤工作面的合理支护设计与顶板管理
胡国英
（西山煤电官地矿，山西太原　０３００５３）
摘　要：随着煤矿开采技术的提高，煤矿产业的不断发展。

近些年来，煤矿生产问题越来越明显，每年因为其生产问题而造成相关人员的伤亡率在增加的同时，煤矿企业经济效益也有不同程度的下滑，因此我们要重视煤矿生产问题。

本文主要论述的是煤矿生产问题之中的采煤工作面的支护设计及顶板管理，因为支护强度差异等综合性因素，而引起安全事故问题，所以，我们需要重视煤矿采煤工作面的支护设计及顶板管理，最后对相关事故进行分析及提出对策。

关键词：支护设计；顶板管理；工作面
中图分类号：ＴＤ３５３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００６—７９８１（２０２０）０３—００５８—０２
采煤工作面的支护设计的合理与否，要考虑的重点是能够安全化、方便化、经济化的进行煤矿生产。

我们在合理设计好采煤工作面顶板支护时，那么对其顶板管理便会容易多了。

顶板。

下面，我们先理解顶板支护概念及原则等，然后再了解顶板支护设计的重要性，从而能初步了解采煤工作面顶板支护的管理内容。

１　顶板支护出现问题及支护设计重要性分析在对采煤工作面顶板进行管理时，常常会因为支护强度的差异，而引起许多煤矿生产问题。

当支护强度很高时，煤矿生产经济利益受损，反之，则发生危急人员生命的事故。

所以，为了使煤矿企业生产效益得到保障和安全化生产，我们需要对采煤工作面的顶板支护进行科学化设计。

常用的支护设计办法有“工程类比法、理论计算法和计算机数值模拟法”。

２　支护设计
２．１　支护设计相关参数
关于顶板支护设计，我们需要了解支护设计的参数有哪些，即包括初撑力、工作阻力、允许比压等。

２．２　支护设计
根据支护设计的相关参数，我们再来设计顶板支护。

首先进行顶板支护设计，需要建立在控顶原则基础上。

通常在实际工作中，我们要按照采煤工作面压、漏、推三个基本类型，同时回采工作面支架需按照支、护、稳”的原则来设计。

支即要发挥支得起作用，通常利用“支、切、让、挑等办法进行顶板“支撑”，确保不坍塌。

①支；使工作面支柱工作阻力分担并平衡工作面上方垮落带岩重。

因此能大致知道支护强度、支护密度及柱排距。

②切大致能确定末排支柱工作阻力、末排支柱的线密度，所以可以减少并缓解顶板压力前移状况。

③让的作用是能够适应裂隙带下沉。

④挑的作用是使得碎裂厚层难冒顶板能够得到松动。

护的作用是使得工作面的顶板不冒落；回柱人员有工作空间，能够控制端面顶板。

稳得住：支架结构稳定化，支撑度强。

最后，要根据实际的煤矿生产状况及了解支护设计的相关参数基础上，对煤矿工作面顶板支护进行设计。

３　顶板管理
关于采煤工作面顶板管理这块，我们简要的介绍了顶板管理内容，详细介绍了初次放顶工作面注意事项，及时问题的对策，最后以一个事故案例分析，总结了如何对顶板进行综合性管理。

３．１　初次放顶工作面管理
３．１．１　顶板管理主要内容。

即工作面支护，作用是保障作业空间和通风。

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５内蒙古石油化工 ２０２０年第３期　
收稿日期：２０１９－１２－２２
作者简介：胡国英（１９８０—），男，山西陵川，助理工程师，研究方向：采矿工程。

３．１．２　顶板工作面的管理办法。

讲初次放顶工作面管理办法，先了解初次期间顶板事故的因素。

首先是顶板碎裂，支柱高度超过实际需要（棚式支护留顶煤工作面），其次顶板外表虽完整但实际出现了离层情况，这时在工作面内部有顶板断裂线。

最后，板首次出现类似于跌落下滑、旋转，向下，以及出现工作面内推倒支架这些情况。

３．１．３　初放期间的顶板管理办法。

①较硬的情况，从放顶线就开始打，打一排密集支柱，提高初撑力和支护强度。

②坚硬不易垮落的情况时，从工作面入手，每到一段距离便打木垛。

③通常情况下，初次垮落步距以超过２０ｍ左右的坚硬不易垮落顶板，要预先强制进行放顶，并进行管理。

④加设背帮支柱，目的是杜绝煤壁出现采动裂隙及下沉。

⑤增加漏、管顶［１］区的倾斜方向控顶范（３－５ｍ），将漏、冒顶区直接放至超出放顶线的地方。

⑥首次放顶，最好能够放到切眼宽度。

以自上而下的顺序放顶。

⑦加强对顶板活动与冒落情况的监控。

３．２　对顶板进行综合性管理与案例分析３．２．１　工作面培棚事故案例分析。

现以石台矿“２．８"事故案例进行分析。

事故过程。

２００４年２月６日．３４１４－２工作面推至延面，下延段面长５３ｍｎ，倾斜角１５°～３０°，下部２Ｓｍ切眼处托煤有底煤、空滑顶现象，６日７日一切正常，８日夜班期间３人在延面段改棚作业时，曾顶垮１４棚（长８ｍ．宽４ｍ．冒商１．５ｍ）。

吴西亮、杨云亭两人被埋。

经局、矿积极抢救，６：０１分吴西亮脱险得救，６：４０分时杨云亭被扒出Ｂ死亡。

３．２．２　事故原因。

①预备区装面施工措施不全（切眼套２棚，刷帮推进２棚．一共装４排），大部分支柱无防倒措施。

支撑设备空设，隐藏隐患。

②２月５日装面施工结束未组织现场验收．隐患发现处理不及时。

③采四区管理松散，在初放要求上机头又向上刷帮２０棚，且未做打挑棚、抗柱、三封闭等，加重安全隐患，导致改棚时，顶板二次松动．引发煤壁到老塘之间曾垮棚。

２月７日早班矿压监控共１２个点，其中７个不合格，下部２个为０，中班测１２个点均不合格，下部５个点中３个为０，其余为０．８ＫＮ，工作面支柱初撑力严重不足，导致顶板离层。

⑤矿有关领导、部门麻痹大意，对７号现场矿压监测报告问题未及时整改落实。

３．２．３　防范措施。

①初装面质量差，隐藏工程未整改的不准投产。

②停产整改初放面初撑力不足、支护未达标企业。

③强化安全管理责任，重点监测；强化事故处理，领导亲自抓，安监部门强化监督。

３．２．４　顶板管理综合性考虑要素。

如何保障采煤工作面安全，要做好两个关键点。

一是系统刚度要达标。

二是支撑力要稳定。

而对于顶板工作面管理问题，发生的常见的事故类型有三种，，我们分别其造成原因，及预防措施。

①煤壁线：事故原因：裂缝扩大，岩块乱飞，爆破后进行支护进度慢，崩倒支架，来压时造成煤壁片帮。

预防措施：支背帮支柱。

支设方法：棚内均支设，不穿鞋；超前移．全程用作背帮支柱；煤体破碎，立即护帮．②放顶线：事故原因：岩块下落不稳，支架摇晃。

预防措施；架设挑棚支护。

架设方法：半圆木圆面向下，平面上面架设两柱或三柱配合单柱，倾斜成整体，加强稳定。

当煤层倾角较大时，底层支柱打顶层交叉点：先架挑棚，后放顶。

３）强化三项管理。

①现场初撑力。

液压系统：泵站压力、密封件、管路、安全阀均达标。

操作方面：操作时给足初撑力：二次补液支柱架设合格。

试压，更换，乳化液配件合理清洁。

②矿压监测监控。

严制度：矿长牵头，副总具体实施，矿压组由技术科管理。

监控原则：监控无死角、不定点、重点化。

利用计算机对活柱的压缩量．支柱教荷、顶板下沉量进行检测、补改、验测、填报、确保早发现、早处理。

③质量标准化检查。

采用矿井自查上报，公司具体验收对质量管理、材料管理、安全管理全面负责。

４　结束语
总结以上论述，对采煤工作面进行合理的支护设计与管理，尤其要注意初次放顶工作面设计与管理，同时，应该结合实际煤矿生产状况与实际需要，来对采煤工作面进行管理，这样才能大大提高煤矿生产安全性、效率性。

［参考文献］
［１］　杨绍林．浅析采煤工作面的支护参数及质量标准［Ｊ］．中国科技博览，２０１２，（３５）．
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　２０２０年第３期 胡国英　浅析采煤工作面的合理支护设计与顶板管理。