残采阶段炮放复采工作面顶板控制技术

残采阶段炮放复采工作面顶板控制技术

平煤集团高庄矿煤炭资源枯竭，矿井早于2000年就进入残采收尾阶段，由于接替矿井正在建设当中，为了保证职工生活和维护矿区的稳定局面，当前仍然保持正常的采掘作业活动，主要回采区域集中在大巷保护煤柱以及布置复采工作面。

高庄矿为生产能力45万t/a的中型矿井，井田范围内赋存有丁、戊、己、庚四组煤，丁组和庚组为不可采煤层，戊组煤层于1994年回采结束，主采煤层为己16-17煤层且已进入残采阶段。由于煤层赋存地质条件复杂，一直采用炮采工艺，走向长壁后退式布置工作面,采用刮板输送机运煤,单体液压支柱配金属铰接顶梁正悬臂支护顶板,金属网、小棍护顶，“见三回一”方式回柱放顶，采空区顶板自然垮落。矿井回采的己16-17煤层属中厚不稳定煤层，虽经一次采全高放顶煤开采和分层开采，复采的可能性都不同程度存在。原因如下：一是在回采过程中浮煤的损失。放炮后有1/3的煤被崩落于采空区一侧，为赶任务或抢正规循环，对采空区一侧浮煤清理不净，一般留有200～300mm浮煤。二是顶煤及底煤的丢失。为防伪顶脱落，掘进过程中，留有600～800mm厚顶煤；工作面煤层底板为泥岩，为防支柱下沉，掘进过程中留有600～800mm底煤。

根据以上分析布置复采工作面，复采工作面的顶板不同于一般煤层开采的顶板，因为原生顶板受采动影响，稳定性和完整性都发生变化，其完整程度、发育情况等均将影响着工作面顶板压力的显现，因此，如何做好复采工作面顶板控制技术是矿井急需解决的重大问题。

一、正常回采工作面与复采工作面顶板区别

1、正常的回采工作面巷道沿煤层底板布置，布置在原始煤层中，顶板岩性稳定，胶结较好，掘进时铺设的金属网形成一道天然屏障，加强了支护体系，有利于控制顶板。

2、复采工作面巷道虽然也沿底板布置，但是由于在采空区里，回采后原生顶板全部垮落形成再生顶板，锈结不好或根本不锈结且极其破碎，夹矸多，压力大不易控制，安全管理难度高。

二、复采工作面矿压显现特点

根据复采工作面采场周围应力分布情况，以及特殊的顶板条件，可以分析确定复采工作面矿压显现具有以下特点：

1、由于是在采空区中开采，所以不需要经历老顶初次来压，初次来压与周期来压时间、步距基本相同；

2、矿压显现明显，速度快、周期短。因为夹矸以上为采空区内散体岩石，所以当工作面推进后夹矸承受不住上方压力而迅速破坏、垮落，引起上方散体落下，导致再生顶板在原来破坏变形的基础上再次垮落；

3、全层采空区内应力迅速降低，稳定快。因为夹矸上方破碎的岩石与老顶垮落速度快，周期短，所以在全部垮落后在很短时间内就可以达到稳定。

三、复采工作面顶板控制技术

复采工作面由于整个采面布置在采空区内，所有回采工序是在无人工假顶的条件下进行的，回采过程中可能会破网或回采上分层浮

煤，顶板管理十分困难。因此必须加强复采面的顶板管理，采取行之有效的安全措施，确保施工安全，在管理上要建立必要的管理制度，采用一些非常规顶板管理措施控制顶板，只有这样才能正常进行生产组织，不至于发生顶板事故。

1、复采工作面控制顶板的措施：

⑴被采动的煤岩混合体含煤成分比较大，锈结较好，顶板完整时要采取分段装药、放小炮、及时挂梁、铺网打临时柱对顶板进行有效支护。放炮时一次放炮长度为2～3m，上眼装药量200g以下，挂梁后要使用网或竹笆闭严，不露顶板，并背足4～6根小棍，挂梁后要打紧水平销，一米一棵临时柱，局部顶板破碎要每梁下一颗临时柱。

⑵顶板未锈结，非常干燥、破碎时，要采取先掏梁窝，超前挂梁，梁上闭穿楔、小棍，梁头抵紧煤壁，打好临时柱。打眼时不打上眼，只打底眼装药放炮，或者用手镐刨煤挂梁，提前支护顶板，然后再放底眼炮出煤。

⑶若是采面顶板极度破碎，且煤岩混合体含矸较多并且块大，无法组织正常生产时，为了保证安全施工要采取宽面掘进方式采煤。即从采面一头施工一次进2m宽的进度，每棚同时挂两根梁，并打上支柱，依次往另一头推进直至采通，宽面掘进结束后，改临时柱移溜，进度2m，老塘侧放双排顶。

⑷顶板压力大，煤壁片帮严重，压切顶板可以在采面棚间用木梁套棚，当做前探梁，先掏梁窝架设前探梁，然后手镐刨煤或放炮，而后再正规架设基本支架。

2、复采工作面顶板管理的基本要求：

⑴根据被采煤体顶板状况确定工作面爆破参数。一般上眼眼距不超过800mm，眼深不超过1000mm，装药量不超过200g；

⑵放炮时一次起爆距离不能超过2m，分段装药、放炮，顶板破碎时可以不放炮或一炮一停一挂梁。

⑶及时挂梁支护顶板，严禁长时间空顶无支护；支柱初撑力要保证符合规程要求。

⑷煤壁侧最好使梁头抵紧煤壁，不留端面距，端面距超过300mm 就必须超前挂梁。

⑸坚持超前支护原则，只要煤壁有空顶及片帮现象，就必须坚持先超前支护和闭帮或套棚，然后再进行其它工序的作业。

⑹基本支架完整，不准出现宽棚档，棚距要小于500mm，保证支护密度和强度，其它特殊支架完好，并且要保证备用梁柱充足和足够的刹顶材料。

复采工作面的顶板管理，只有充分了解和掌握特点和规律的基础之上，按照措施施工，强化现场管理，严格工程质量管理，才能够保证安全生产，完成生产经营目标。

四、经济、社会效益分析

通过布置复采工作面，缓解了矿井采掘接续紧张的局面，减少了煤炭资源的浪费，增加了回采率，首个复采工作面回采原煤5.5万t，实现利润1100多万元。管理措施到位，有效地控制了工作面顶板下沉，防止了顶板事故的发生，工作面实现了安全生产。

五、结语

⑴残采阶段布置复采工作面，有效减少了矿井煤炭资源的丢失和浪费，实现了精采细收，延长了矿井服务年限；

⑵煤炭资源复采不仅创造了良好经济效益，而且增加了职工收入，保证了矿区的稳定局面。

⑶解决了复采工作面爆破开采工艺以及围岩控制技术上的问题，形成了可靠的分层开采围岩控制技术，为矿井下一步乃至其他类似条件矿井提供了先进经验和安全、合理开采技术。