綜采放頂煤工作面的頂板控制

1、 專業(yè)技術(shù)文件 / Technical documentation 編號(hào)： 綜采放頂煤工作面的頂板控制Through the process agreement to achieve a unified action policy for different people, so as to coordinate action, reduce blindness, and make the work orderly.編制：_日期：_綜采放頂煤工作面的頂板控制溫馨提示：該文件為本公司員工進(jìn)行生產(chǎn)和各項(xiàng)管理工作共同的技術(shù)依據(jù)，通過對(duì)具體的工作環(huán)節(jié)進(jìn)行規(guī)范、約束，以確保生產(chǎn)、管理活動(dòng)的正常、有序、優(yōu)

2、質(zhì)進(jìn)行。本文檔可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行修改和使用。 td=“14169” 烏蘭井田位于賀蘭山北段煤田呼魯斯太礦區(qū)的北端, 井田內(nèi)下二疊統(tǒng)山西組3#煤為井田內(nèi)的特厚煤層, 煤厚平均為9.95m。煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜, 有夾矸218層, 一般有110層夾矸, 上部距頂板1m左右有一層高嶺石泥巖, 厚度在0.8m左右, 分布范圍廣, 沉積穩(wěn)定。煤層變異系數(shù)0.42, 為較穩(wěn)定煤層。煤層頂板為粉、細(xì)砂巖, 底板為砂巖。煤層傾角平均24。 1 綜合開采技術(shù)在3#煤層中的應(yīng)用 3#煤層為烏蘭礦的主采煤層, 占全部儲(chǔ)量的42%, 1992年11月1993年3月, 該礦在33#煤層中進(jìn)行綜采放頂煤開采工業(yè)性試驗(yàn), 經(jīng)有關(guān)專

3、家組成的技術(shù)鑒定委員會(huì)鑒定, 認(rèn)為該項(xiàng)目技術(shù)達(dá)到了國內(nèi)領(lǐng)先水平, 可以有效地指導(dǎo)生產(chǎn), 并在國內(nèi)類似條件的煤層中推廣應(yīng)用。試驗(yàn)成功后, 在3#煤層的開采方式主要采用綜采放頂煤工藝。截止2002年7月, 走向推進(jìn)已達(dá)3200m。 綜放工作面的布置方式:工作面的兩風(fēng)巷沿煤層走向布置, 沿底板掘進(jìn), 采用礦用11#工字鋼制作的梯形支架支護(hù)。沿頂板布置一條頂板道, 與工作面風(fēng)巷內(nèi)錯(cuò)一定距離。工作面切眼沿底板布置, 傾斜長度正常時(shí)為150m左右。工作面采高2.4m（支架正常支撐高度）。 2 綜放工作面片幫冒頂原因分析 綜放工作面頂板, 實(shí)際是支架上覆的頂煤, 按頂板分類, 應(yīng)屬破碎頂板。3#煤層普氏硬度

4、系數(shù)為0.61.2。由于各種因素的作用和影響, 工作面架前多次發(fā)生片幫冒頂, 嚴(yán)重影響正常生產(chǎn)和安全, 直接影響綜放技術(shù)發(fā)揮優(yōu)勢和效益。 （1）煤巖層性質(zhì)影響。采煤工作面頂板破碎的根本原因是頂板為不穩(wěn)定的煤巖層。綜放工作面的頂板是煤層, 支架上覆頂煤本身的性質(zhì), 是導(dǎo)致頂煤板破碎的重要因素之一。烏蘭井田3#煤層在不同的采區(qū), 其性質(zhì)有所不同, 從而使工作面頂板控制措施不同。北翼及中部采區(qū)的5321工作面、5331工作面、5332工作面、5333工作面、5334工作面, 由于煤層自身產(chǎn)狀相對(duì)穩(wěn)定, 節(jié)理裂隙不發(fā)育, 加之硬度較南翼采區(qū)煤層高, 分析開采過程的煤壁及頂板控制, 由于煤層自身原因造成

5、片幫漏頂?shù)那闆r只占10%左右, 并且是在遇到很明顯的地質(zhì)構(gòu)造（如斷層、褶曲等）才發(fā)生片幫冒頂, 使頂板難以控制。南翼采區(qū)的5335工作面、5326工作面、5327工作面, 在回采過程中發(fā)生的片幫漏頂事故, 經(jīng)分析有近90%是因?yàn)槊簩佑龅刭|(zhì)構(gòu)造（揉皺軟煤區(qū)、小斷層群造成裂隙、節(jié)理非常發(fā)育、層理紊亂、底板異常鼓起、出現(xiàn)泥巖偽底等）造成的。在不同的綜放工作面, 煤層性質(zhì)都表現(xiàn)出了對(duì)頂板控制的重要的影響作用。從頂板控制角度, 我們希望支架上覆的頂煤完整穩(wěn)定, 但放頂煤工藝本身又要求頂煤到達(dá)放煤口時(shí)必須達(dá)到一定的破碎程度, 因此較軟的煤層其放出性較好, 宜采用放頂煤工藝, 但對(duì)頂板控制不利。 （2）礦山

6、壓力的作用。綜放工作面頂煤是在礦山壓力、工作面前方煤壁的支撐壓力及煤的自重力作用下, 產(chǎn)生裂隙、離層逐漸破碎, 在支架切頂線后方冒落。如果由于自身性質(zhì)及外部作用, 破碎已達(dá)一定程度, 架前片幫冒頂就有發(fā)生的可能。分析3#煤層的開采情況, 周期來壓很不明顯, 支架工作阻力普遍較小, 支架所受頂板壓力作用點(diǎn)前移, 并且在支架頂梁上非均勻分布, 支架上方頂煤在支架前移后, 很少出現(xiàn)懸頂現(xiàn)象。架前頂煤經(jīng)常出現(xiàn)沿煤壁切開, 但煤體并不是特別破碎, 說明并沒有受到極大的擠壓作用。因此, 放頂煤工藝的特點(diǎn), 使3#煤層工作面礦山壓力顯現(xiàn)不明顯, 發(fā)生大范圍的片幫冒頂情況很少出現(xiàn), 所以礦山壓力對(duì)放頂煤工作面

7、頂板控制的影響并不大。但要明確的是, 如果有其他因素的共同作用, 礦山壓力將加劇采場惡化程度, 給頂板控制增加困難。 （3）人員操作和勞動(dòng)組織因素。放頂煤工作面對(duì)操作和工藝組織要求不同于普通綜采工作面。頂板控制對(duì)人員操作要求就是要及時(shí)支護(hù), 并盡最大可能預(yù)防片幫冒頂, 包括對(duì)局部架前、架間漏頂、片幫的重視和處理。綜放支架前梁上方常常是已破碎的頂煤, 移架操作要求少降支架, 帶壓擦頂前移；在工序安排上, 規(guī)定移架距采煤機(jī)后滾筒不得超過3架。技術(shù)人員和施工人員對(duì)大量的片幫冒頂事故進(jìn)行分析總結(jié), 對(duì)3#煤層綜放工作面移架工序制定相應(yīng)措施。由于煤層自身性質(zhì)及礦山壓力的作用, 支架架前出現(xiàn)煤壁壓酥破碎、

8、片幫深度0.40.6m。如果采用挑伸護(hù)幫板臨時(shí)支護(hù), 護(hù)幫板與煤壁接觸面積較小, 有時(shí)是線狀接觸, 煤壁得不到有效支護(hù), 架前空頂也沒有改善。同時(shí)由于操作失誤造成的人為冒頂事故, 如降架過多, 支架不正、倒架、咬架、不按放煤工藝規(guī)定放煤等, 也會(huì)引起頂板狀況惡化。 3 綜放工作面片幫冒頂?shù)奶幚砗皖A(yù)防 綜放工作面片幫冒頂后, 因支架上方是破碎的頂煤, 大量的破碎狀頂煤流入回采空間（輸送機(jī)里、架前、架間空間）, 使作業(yè)中斷, 輸送機(jī)停止運(yùn)行。如果冒險(xiǎn)啟動(dòng)輸送機(jī)繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn), 就有可能使片幫冒頂擴(kuò)大, 頂板巖石垮落, 輸送機(jī)被“壓死”, 甚至影響到工作面通風(fēng)系統(tǒng), 有時(shí)僥幸有大塊煤矸塞堵暫不漏, 但片幫

9、冒頂隱患依然存在, 并使支架上方形成“空洞”, 給作業(yè)帶來威脅。因此, 綜放工作面片顧冒頂應(yīng)以預(yù)防為主, 一旦發(fā)生片幫冒頂必須想方設(shè)法控制其蔓延擴(kuò)大, 然后采取合適的處理措施。 3.1 片幫冒頂?shù)奶幚?綜放工作面片幫冒頂后, 可利用“撞楔法”通過破碎帶, 該方法適用于破碎的煤巖體中有大塊, 片面性幫深度不太大的情況, 用撞楔堵住漏洞, 然后再加強(qiáng)支護(hù)控制冒頂。 施工人員和技術(shù)人員現(xiàn)場總結(jié)出的“頂網(wǎng)法”, 單獨(dú)采用或與其他方法配合使用時(shí), 產(chǎn)生較好效果。冒頂后, 松散煤體堆滿架下空間, 片幫冒頂?shù)纳疃炔幻? 并且頂煤非常破碎, 顆粒較小時(shí), 先用金屬網(wǎng)掛在前梁上, 然后用金屬鋼梁或木梁配合單體頂

10、向煤幫, 阻力大時(shí), 可先用鍬掏梁前的煤邊頂；金屬網(wǎng)不夠長時(shí), 可適當(dāng)再加一遍網(wǎng)；見到煤幫后, 在頂梁下支設(shè)單體支撐。個(gè)別較深處, 在鋼梁上方打撞楔。控制煤幫不漏后, 啟動(dòng)輸送機(jī)將冒頂煤運(yùn)走。自上而下對(duì)所頂?shù)匿摿哼M(jìn)行加強(qiáng)支護(hù), 并對(duì)煤幫進(jìn)行維護(hù)。此方法在3#煤層過地質(zhì)構(gòu)造帶軟煤區(qū)時(shí), 發(fā)揮了很好的作用。 片幫冒頂后還有一種情況就是出現(xiàn)了空頂, 如果片面強(qiáng)調(diào)接頂, 將可能耽誤時(shí)機(jī), 反而于頂板控制不利?？枕敳⒉皇琼敯逡逊€(wěn)定, 而是暫時(shí)的、相對(duì)的。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際, 此時(shí)要立即進(jìn)行處理, 不能耽誤時(shí)間, 否則要引發(fā)更大的片幫冒頂?？刹捎娩來斁W(wǎng), 架走向抬棚的方法, 封閉空頂區(qū), 并對(duì)煤壁進(jìn)行支護(hù)。當(dāng)然

11、這是相當(dāng)危險(xiǎn)的情況, 要用經(jīng)驗(yàn)豐富的職工觀察頂板、煤壁, 清理好安全通道。抬棚支設(shè)必須有一定的支護(hù)強(qiáng)度, 防止頂煤再次垮落后沖擊而倒棚。 3.2預(yù)防 從前文分析可看出, 綜放工作面的頂板控制有其自身特點(diǎn), 頂板失控后, 影響很大, 即使采取措施處理, 也已造成人力、物力浪費(fèi), 甚至出現(xiàn)安全事故, 因此, 預(yù)防更為重要。 首先, 對(duì)采用綜放技術(shù)開采的煤層要進(jìn)行地質(zhì)預(yù)測, 必須從開采設(shè)計(jì)上就采取預(yù)防措施, 避免給回采埋下隱患。工作面布置及設(shè)備選型必須考慮克服煤體破碎, 利于控制頂板, 一般不適宜布置仰采, 支架應(yīng)盡可能實(shí)現(xiàn)對(duì)架前頂煤全封閉。其次, 開采后遇破碎煤體、構(gòu)造軟煤區(qū), 必須從人員操作上制定科學(xué)、合理的措施并貫徹執(zhí)行, 減少人為造成片幫冒頂。理想的方法應(yīng)該是對(duì)煤體進(jìn)行固化, 如注化學(xué)藥劑等。現(xiàn)場試驗(yàn)了注水方法, 即對(duì)工作面煤壁沿走向布置注水孔,