综采工作面顶板破碎原因分析及控制技术研究

综采工作面顶板破碎原因分析及控制技术研究

作者：宋荣光王鹏智

来源：《科学导报·学术》2019年第32期

摘要：本文深入分析了孔庄煤矿综采工作面顶板破碎的原因，详细介绍该矿综采工作面破碎顶板管控技术措施，为其他具有同样的地质条件的煤矿生产单位提供经验借鉴。

关键词：综采工作面;顶板破碎;顶板控制技术

1.概况

孔庄井田属于大屯矿区，主采煤层石炭二叠纪山西组7、8号煤层。井田的地质条件比较复杂，断层发育，分布密度较大，对采区的划分、巷道布置、工作面的正常推进以及安全生产有较大影响。

7号煤层，沉积厚度2.33～6.46米，一般厚度3.5～4.5米，煤层结构简单，直接顶板为砂质泥岩，厚度1～5米，老顶为细、中粒砂岩，底板为砂质泥岩。8号煤层上距7号煤层6.8～30米，平均距离20米，沉积厚度0～5.85米，平均厚度2.62米，沉积不稳定，煤层结构较复杂，一般有1～2层0.14～3.23米的夹砰，伪顶为0.8～3.5m厚泥岩、砂质泥岩，直接顶板为细砂岩，底板为砂质泥岩。

2.综采工作面顶板破碎原因分析

2.1地质客观因素

2.1.1煤岩层强度

工作面顶板本身是由泥岩、砂质泥岩以及煤组成的复合顶板。砂质泥岩灰黑色、致密、块状、含砂不均、自上而下渐少较多植物化石及碳化体，自身强度低，破碎所需压力小，完整性较差。

2.1.2断层等地质构造影响

孔庄井田断层极为发育，断层附近煤岩体受挤压变形，节理裂隙发育，破坏了顶板的完整性。另外，断裂处顶板多被粉状、泥状物充填，表面光滑、附着力差，在重力的影响下易破碎掉落。部分断层区域岩层受顶板裂隙水影响，吸水软化，完整性差。

2.2人为主观因素：

2.2.1空顶导致顶板破碎

（1）割煤质量差，顶板不平出现台阶、采高超高等，支架接顶不实，局部顶板空顶;

（2）煤壁区片帮抽顶，端面距超标，支护不及时;

（3）顶板破碎区域支架大起大落;

（4）漏冒顶区域接顶不实，引发持续漏冒顶等。

2.2.2支架支护状态差导致顶板破碎

（1）支架歪斜，与顶板线接触将顶板切碎;

（2）支架“高射炮”，造成支架上碎頂漏空，引发片帮抽顶;

（3）支架大起大落，造成顶板错差、漏空;

（4）支架挤架、咬架，移架反复升降，对顶板反复支撑，破坏顶板的完整性。

2.2.3采动应力影响导致顶板破碎

（1）周期来压影响，工作面老顶周期性破断，煤壁区承载压力增大，造成煤壁区片帮漏顶。

（2）工作面推采速度过慢影响，造成煤壁区承载压力增大，片帮抽顶。

3.综采工作面破碎顶板控制技术

3.1合理布置工作面

（1）合理布置工作面开采顺序，减少临近采空区应力叠加影响;

（2）尽可能让落差较大断层与工作面斜交布置，减少断层同时暴露范围。

3.2支架选型

（1）支架具备足够的工作阻力，防止周期来压或见方期间老顶大面积跨落，造成支架压死、顶板出现大面积漏冒顶现象;

（2）选择伸缩性能好的支架，片帮发生时，能够最大限度的缩小端面距;

（3）提高支架产品质量。

3.3加强顶板基础管理

3.3.1合理控制工作面推采速度

保持正规循环，保证工作面持续稳步推进，防止不规律生产造成的壁侧承载压力增大，片帮抽顶现象发生。

3.3.2加强割煤质量管理

（1）确保割平顶底板，防止顶底板出现台阶造成支架接顶不实;

（2）严格控制割煤速度，保证割煤后及时移架，顶板得到有效支护;

（3）严格控制采高，防止支架超高使用;

（4）遇顶班破碎时，及时过底刀护顶。

3.3.3及时进行支护

（1）割煤后及时带压擦顶移架，并保证支架一次支撑到位，初撑力达标;

（2）片帮区域及时移超前支架;

（3）端面距超标区域及时挑走向梁打贴帮柱维护顶板。

3.3.4超前铺网维护

提前对已知、预知顶板破碎区域进行铺网上半圆木造人工假顶，减少架间漏矸，改善顶梁与顶板接触状态，提高支架支护强度。

3.3.5加强支架支护状态调整

（1）及时调整支架调斜。工作面受输送机上窜下滑影响，支架易出现调斜、支架挤架咬架现象，严重降低支护质量。

（2）移架过程中正确使用支架调平千斤顶、侧护板，避免支架“高射炮”。

（3）抽冒顶区域及时接实顶板，消除错差，避免支架与顶板线性接触，保证支架支撑有力。空顶严重区域使用单体帮扶支架，防止支架歪斜、倒架。

3.3.6超前加固帮顶止片护顶

（1）超前锚网梁联合支护。对顶板破碎区域上、下两端完整顶板进行锚网梁加固，由两端向中间逐步压缩顶板破碎范围。

（2）超前注胶加固煤岩体。充填加固煤壁裂隙，增强帮顶的完整性，抑制片帮漏顶现象发生。

4.结语

孔庄煤矿综采工作面顶板破碎，往往发生在断层区域附近，以“片帮抽顶”为主要类型。在长期顶板管理工作中，该矿正式通过加强割煤、支护、铺网维护，特殊复杂地质条件下通过超前锚网索、注胶加固等一些列综合措施，保证了工作面的安全、顺利、稳步回采。此控制方案可为其他具有类似条件的矿井管理综采工作面顶板提供一定的参考价值。

参考文献：

[1] 史忠全，陈广喜，李胜，等.关于综采工作面破碎顶板控制的研究[J].采矿技术，2008，8（3）：22-23.

[2] 侯红林.综采工作面破碎顶板综合控制研究与实践[J]，能源技术与管理，2014，39（4）：92-93.

[3] 任彦杰，综采工作面遇破碎顶板期间的安全管理研究[J]，能源与节能，2017，09，184-185.

（作者单位：上海大屯能源股份有限公司孔庄煤矿）