综采工作面破碎顶板的管理方法

综采工作面破碎顶板的管理方法

【摘要】介绍了开滦东欢坨9煤层的基本情况，结合3093综采工作面，对松软破碎煤层顶板频繁冒落的原因进行了分析，总结了在松软破碎煤层条件下开采过程中，顶板控制的方法及经验。

【关键词】综采工作面；松软破碎煤层；顶板破碎区；顶板控制；方法及经验

前言

开滦东欢坨矿井田面积约为42.0km2，8、9、11、12-1煤为稳定可采煤层。

8、9煤层大部分地段为厚煤层，矿井9煤层地质储量14306.02（万t），可采储量6875.59（万t），9煤层，煤层松软破碎，顶板为砂岩复合顶板，易破碎，稳定性差，构造较多，工作面冒顶、片帮较为频繁。因此，保证矿井的正常生产，做到高产、高效，做好9煤层顶板管理成为了关键所在。

1 煤层地质情况

1.1 煤层结构特征

煤层厚度1.3～3.4m，平均2.7m，煤层倾角18～21°，平均20°，煤层稳定，煤层结构简单，物理特征为光亮型，块状，为稳定煤层。煤层可采指数1.0，变异系数21%，以气煤为主。

1.2 煤层顶底板岩性

老顶为灰白色中砂岩，厚度为8.8m，泥质及凝灰质胶结，分选性较差，局部有方解石脉，含植物炭化体及植物化石碎屑。直接顶为深灰色粉砂岩，厚度为2.1m，结构致密，由上往下颗粒逐渐变粗，含植物化石。伪顶为深灰色粉砂岩，厚度为0.6m，岩性细腻，均一，性脆易碎。

2 3093综采工作面概况

2.1 3093综采工作面主要技术参数

3093工作面位于-690水平中央下段采区南翼9煤层。工作面走向长1787m，平均倾斜长143.7m，总面积约为256792m2。地面标高+16.86m，工作面标高-482.4m～-548.9m。采用走向长壁后退式综合机械化采煤法，工作面平均采高2.7m，顶板管理采用自然垮落法，沿底回采，一次采全高，工作面日循环进尺6.4m。

2.2 设备配套情况

工作面采用MG200/500-AWD型电牵引采煤机，SGZ730/400型中双链刮板输送机，SGB-730/75T型转载机，SSJ1000/2×75型胶带输送机，ZY4800-13/32型液压支架。

ZY4800-13/32型液压支架主要技术参数：支架中心距1500mm，支架高度：1300～3200mm，支架宽度1430～1600mm，初撑力3877KN （P初=31.5 MPa），工作阻力4800K（P=39MPa），支护强度0.65～0.78Mpa，支架重量17.5t，支架控顶距4.2m～5.0m。

2.3 工作面顶板来压情况

通过3093工作面初采期间顶板压力观测，2012年11月13日，采面开机组试转。2012年11月15日，采面推进2.4m左右时，切眼伪板开始垮落。2012年11月17日，切眼伪板垮落结束。2012年11月21日，采面推采9m左右时，采面老塘直接顶开始垮落。2012年11月23日，采面推采12m左右时，采面老塘直接顶垮落结束。由以上推断3093工作面顶板初期来压步距9～12m，周期来压步距4～6m。

2.4 3093工作面回采及过顶板破碎区情况

3093工作面累计推进100m，生产原煤8万吨，回采期间上顶冒落、煤壁片帮极为严重。架间、梁端大量流矸，在拉架前人员要将架脚的浮煤、浮矸清理干净，加大了工人的劳动强度，给生产带来了极大的安全隐患，很大程度上影响工作面回采进度。根据地测科资料，推采80m进入顶板破碎区，在破碎区回采期间，片帮极为严重，上顶经常冒空，支架超高达不到初撑力，造成支架往下倾倒。

3 顶板频繁冒落的原因分析

（1）东欢坨矿9煤层，煤层松软破碎，节理裂隙发育，片帮严重，往往达到1.5m以上。顶板暴露面积增大，顶板压力也随之增大。工作面暴露的顶板像悬臂梁一样，压力随悬臂的长度增加而增加。

（2）片帮后支架不能有效的支护顶板，顶板悬露时间越长，下沉量就越大，便发生严重的破碎，顶板压力也就显著的增加。

（3）由于9煤层顶板松软、破碎，松软破碎的顶板失去了自己原有的抗压性能，全部顶板都承担在支架上，压力也就越大。

4 破碎顶板管理的方法及经验

（1）及时进行支护，机组割煤后及时拉架，然后推移刮板输送机。支架拉到位后把支架前探梁伸出并打开护板帮护帮，防止片帮造成顶板暴露，增加顶板压力。

（2）超前对顶板进行支护，如果顶板极为破碎，煤壁片帮严重，此时可在机组割煤前进行移架时支架顶梁顶住煤壁，让顶板得到提前支护。

（3）带压移架，拉架过程中时支架顶梁仍然保持一定的工作阻力，让顶梁紧挨着顶板往前移动，可减小顶板破碎岩石的再次松动，减小对顶板的破坏。

（4）控制采高，将工作面采高控制在3.0m以下，保证支架达到初撑力。

（5）上顶铺设金属网：在支架顶梁上铺设一层金属网，这是破碎顶板管理的有效方法。上网前先将网边与半圆或者方木搭接，大板沿倾向布置，用支架回转梁将半圆或者方木挑与支架前梁固定好，随着工作面向前推采，及时补网。

5 结论

东欢坨9煤层顶板管理难度很大，对于综采工作面做好9煤层顶板管理工作尤为重要，尤其是受到地质构造的影响，致使顶板管理更加困难，严重影响了采面的安全生产。在3093综采工作面生产过程中，技术人员要根据现场实际情况进一步完善顶板管理的措施，要运用上顶铺设金属网、超前支护等综合技术措施优化顶板管理工艺。保证采面的安全生产，达到高产、高效取得显著的经济效果。

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陈佳（1987.12.5-），毕业于湖南科技大学，助理工程师。