煤矿工作面回采期间的顶板控制方法.pdf

2023 年 8 月2023 年第 8 期907 综采工作面标高+855+970 m，所处水平+938 m；采用后退式伪倾斜长壁一次采全高采煤法，主要开采 9#煤层。9#煤层厚度 2.32.7 m，平均厚度 2.5 m，硬度 1.52.0，倾角 13毅30毅，属于缓倾斜煤层。由于煤层倾角较大，开采时做好顶板控制十分重要1-3。1回采期间工作面顶板控制1.1正常工作时期顶板支护工作面选用 ZY(G)5000/17/35 型液压支架。工作面支架布置成一条直线，以提升顶板支护效果，支架中心距 1.5 m。工作面控顶范围内顶底板移近量按采高不大于 100 mm/m。底板松软时，支柱应穿柱鞋，钻底小于 100 mm。工作面顶板不出现台阶下沉，支架梁端与煤壁之间的顶板冒落高度不大于 300 mm，当冒落高度超过 300 mm 时必须采取接顶措施。采用追机移架的方式对顶板进行及时支护，即割煤移架移输送机。工作面最小控顶距 4.1 m，最大控顶距 4.7 m，端面距 0.3 m。采煤工作面片帮造成最大控顶距超过规定距离时要采取超前移架、及时伸出支架前探梁、打开护帮板等安全措施，防止顶板大面积垮落4-5。移架顺序如下。1)该工作面移架时采用邻架操作，移架方式为单架依次顺序式。2)在采煤机割煤时，超前采煤机前滚筒 3 架将前探梁和护帮板收回。3)在采煤机割煤后追机带压移架对顶板进行及时支护，先移支架，再推移刮板输送机。4)正常移架滞后采煤机后滚筒不超过 10 架，采煤机割煤并移架后，及时将支架的前探梁、护帮板伸出护好顶和帮。超过规定距离或者发生冒顶、片帮时，必须停止采煤。不随意留顶煤、底煤开采。留顶煤、托夹矸开采时，制定专项措施。5)液压支架必须接顶严实。顶板破碎时必须超前移架，即当发现片帮严重或顶板破碎时，在采煤机割煤前，先进行移架再进行其他操作。工艺为移架割煤移输送机，移架步距等于截深 0.6 m。在处理液压支架上方冒顶时，必须制定安全措施。在生产过程中，应严格控制采高，避免在无支护的收稿日期：2023-02-15作者简介：董鑫袁 1992 年生袁 男袁 山西万荣人袁 助理工程师袁 主要从事煤矿调度工作遥煤矿工作面回采期间的顶板控制方法董鑫（山西焦煤霍州煤电集团吕临能化有限公司庞庞塔煤矿，山西 临县 033200）摘要：煤矿工作面回采时顶板承受较大的矿山压力袁 顶板控制对于保证煤矿开采的安全性十分重要遥 结合 907 综采工作面实际情况袁 分析了工作面回采期间的顶板控制方式遥 对于工作面顶板支护袁 采用了 ZY(G)5000/17/35 型液压支架袁并且在回采过程中要做好液压支架的防滑工作遥 对于端头支护袁 采用 DW 28 型单体液压支柱配合 DFB-3600 仔 型钢梁进行支护袁 液压支柱的数量不少于 1.93 根/m2遥 可以为大倾角综采工作面回采期间顶板控制提供一定的借鉴遥关键词：综采工作面曰 回采期间曰 大倾角曰 顶板控制中图分类号：TD327.2文献标志码：A文章编号：2095-0802-(2023)08-0033-03Roof Control Methods during Stoping of Coal Mine Working FaceDONG Xin(Pangpangta Coal Mine,Lvlin Energy and Chemical Co.,Ltd.,Huozhou Coal Electricity Group,Shanxi Coking Coal Group,Linxian 033200,Shanxi,China)Abstract:During coal mining,the roof bears significant mining pressure,and roof control is crucial for ensuring the safety of coalmining.Based on the actual situation of the 907 fully mechanized mining face,the roof control methods during the mining periodof the working face were analyzed.For the roof support of the working face,ZY(G)5000/17/35 hydraulic support was used,andthe anti-skid work of the hydraulic support must be done well during the mining process.For end support,DW 28 singlehydraulic props were used in conjunction with DFB-3600 仔 steel beams for support,with a minimum of 1.93 hydraulic props persquare meter.It can provide a certain reference for roof control during the stoping period of fully mechanized mining faces withlarge dip angle.Key words:fully mechanized mining face;stoping period;large dip angle;roof control（总第 215 期）能源产业332023 年第 8 期2023 年 8 月情况下作业。根据采煤机高度、液压支架行程和煤层厚度确定工作面采高。通常情况下，将采高设计为煤层的平均厚度。在回采过程中，根据煤层厚度对采高进行调整。工作面选用 ZY（G）5000/17/35 型液压支架、MG200/500-WD 型采煤机。1.2大倾角工作面顶板及支架管理根据地质资料可知，9#煤层倾角较大，最大可达31毅。为此，在开采时采用下行割煤、上行溜煤。在割煤完成后，要及时移架，并伸出液压支架的护帮。为了保证安全，作业时附近区域严禁行人通行。由于煤层倾角较大，为了防止液压支架倒架，在支架顶梁上安装防倒装置，并在移架时使用单体液压支柱和方木卡住液压支架底座，1 个防倒装置可以与 5 个液压支架相连。在顶梁上增设防倒防滑千斤顶（见图1），提升液压支架的防倒能力。如果发现液压支架有倒的趋势，则应该立即停止生产，并扶正液压支架6-8。图 1液压支架的防倒防滑千斤顶在液压支架移架过程中，容易发生甩尾，使得运输机上窜、下滑，出现重大安全隐患。针对这种情况，应充分利用支架的侧向护板，增大摩擦，使输送机和支架处于稳定状态，进而实现移架。推溜工序采取由下向上的顺序，移架采取由上而下的顺序。移架前先把前伸梁收回，再降柱带压擦顶移架。下巷第 1 组支架移架前，沿支架边缘使用不少于 2 根的 DW 28 型单体液压支柱+2.4 m 长方木作为支架前进轨道，支柱要打在实底上，迎山有劲，并拴好防倒绳。工作面倾角大于 25毅时，每隔 10 m 架装 1 道挡矸网，以免滚矸造成伤人事故（低于 25毅可结合现场实际情况撤除挡矸网）。挡矸网一边使用 14#铁丝捆绑在支架大柱上，一边与 764 线槽连接，要便于摘挂。1.3特殊时期顶板控制两端头初次放顶时，必须制定专项措施。随着工作面的推采，局部悬顶和冒落不充分，悬顶面积大于10 m2时应对两端头采取爆破方法强制放顶。放顶后，方可转入正常回采作业阶段。初次放顶程序：1)准备好凿岩机和 2 m 的钻杆，接好风管和水管试转。2)在两端头打眼时，一人操作凿岩机、一人扶钻杆定位和观察顶板，人员必须站在顶板支护完好的安全地点进行操作，钻眼必须打在同一条直线上。3)钻眼距梁尾 150200 mm，间距 1 m，向采空区侧沿仰角 72毅87毅方向钻进，眼深 2 m。4)用风管吹净钻眼内的杂物，然后进行装药。每个钻眼内装 0.4 kg 炸药，封口长度不得小于 1 m。5)开炮放顶前，对两端头支柱进行二次注液，保证支柱达到初撑力。6)强制放顶时采取一次打眼、一次装药起爆的方式。放炮时必须撤人、警戒。警戒距离不小于 100 m。7)放完炮后进行检查，效果不好的进行补炮。2回采期间工作面端头支护及超前支护2.1端头支护端头、端尾采用液压支架与 DW 28 型单体液压支柱配合 DFB-3600 型钢梁相结合方式支护，机头、机尾液压支架以外端头支护为三对六梁或四对八梁、一梁三柱、交替支护，钢梁纵向与工作面垂直。在机头机尾切顶线处支设 1 排密集支柱，柱距不大于 300 mm。端头支护的 2 根对梁交错布置，交替迈步前穿，每推进 2 个循环前移 1 次，并要同顺槽超前支护相接，前一道超前后一道 1.2 m（即 2 个循环）布置。工作面割完第 1 刀移架后不穿梁，割完第 2 刀后，及时穿出对梁中滞后的 1 道仔型梁，密集支柱严禁滞后支架后尾梁梁端。为加强顶板管理，防止两顺槽坡度增大后，落山矸石推倒密集支柱或矸石滚落造成伤人事故，两端头最后一排密集支柱前端，横支 1 根长木料（长度根据现场决定，木料直径不小于 0.16 m）并支设戗柱，戗柱不少于 2 根，支设时角度根据顶底板情况适当调整，一般为 75毅85毅。2.1.1支护强度计算pt=9.81h酌k，(1)式中：pt为工作面合理支护强度的数值，单位 kN/m2；h为采高的数值，取 2.5 m；酌为直接顶岩石容重的数值，取 2.5 t/m3；k为上覆岩层厚度和采高之比，一般为48，取 6。经过计算，pt=367.875 kN/m2。2.1.2单体液压支柱实际支撑力计算Ft=kgkzkbkhkaF，(2)式中：Ft为支柱实际支撑能力的数值，单位 kN；kg为工作系数的数值；kz为增阻系数的数值；kb为不均匀系数的数值；kh为采高系数的数值；ka为倾角系数的数值；F为支柱额定工作阻力的数值，单位 kN。经过计算，Ft=190.45 kN。2.1.3合理的支护密度计算N=pt/Ft，(3)防倒防滑油缸342023 年 8 月2023 年第 8 期式中：N为支柱支护密度的数值，单位根/m2。根据计算，N=1.93 根/m2，也就是说每平方米需要布置 1.93 根单体液压支柱。实际上在 3.84 m2范围内布置 8 根单体液压支柱，即 1 m2范围布置约 2.08 根，而 2.08 根 1.93 根，因此采取“对梁”支护形式。对梁间距不大于 600 mm，每个对梁的梁间距不大于 200 mm。对梁之间在切顶线支设 2 根密集支柱，能满足顶板压力。2.2超前支护工作面出口 20 m 范围内超前支护，即采煤工作面所有安全出口与巷道连接处超前压力影响范围内必须加强支护，且加强支护段巷道长度不得小于 20 m。支柱柱距、排距允许偏差不大于 100 mm，进、回风巷与工作面放顶线齐，挡矸有效。进、回风顺槽均使用DW 28 型单体液压支柱配合 2.7 m仔型梁，按照梁间距1 000 mm，沿巷中、顺巷道方向支设 2 排，前一道与后一道梁端间距不大于 300 mm，遇顶板压力大或顶板破碎时加密支护；工字钢支护段巷道，在工字钢梁下中间打单体液压支柱，单体液压支柱要使用自制防倒绳与巷道顶部铁丝网或工字钢、仔型梁连接；如果超前支护段范围内支设有工字钢棚支护，则改为在工字钢梁下端（梁中部）支设 1 根单体液压支柱，不再支设仔型梁，加强支护段长度不小于 20 m。根据生产需要，对两顺槽原有锚网支护进行超前退锚，退锚工作安排在检修班进行，退锚距离根据生产班推进进度确定，最长不超过 3 m，以不影响生产班推采为原则。因工作面对接前两顺槽坡度较大，为防止两端头支护回柱过程中矸石窜出，在对接前两端头及超前支护段视现场情况顶部铺设铁丝网，铁丝网为使用 14#铁丝编织的菱形网。铁丝网规格为：长度宽度=8 m1.3 m。铁丝网搭接距不得小于 100 mm，双股 16#铁丝扭结，扭结不少于 3 圈，丝扣间距不得大于 300 mm。压力大或顶板严重破碎时，铺双层网，两端头支护穿梁时，对破损的铁丝网进行及时修补。3特殊条件下的顶板控制3.1初采末采的顶板管理在初采前，必须做好工作面的超前支护和端头支护，并要及时清理堆放在靠近工作面的顺槽中的杂物和设备，以保证出口畅通。在初采期间，应注意生产中的异常情况，一旦发现有透水征兆或淋水增大现象时，应及时采取探放水措施以保证安全。保证泵站及支架液压系统无漏、窜液，部件无缺损，管路无挤压，连接销使用规范，注液枪完好，控制阀有效，泵站输出压力不小于 30 MPa。工作面支架要随采煤机割煤后及时移架，并保证前梁接顶严密。如果煤壁片帮严重或顶板较为破碎，应在前滚筒割过煤后及时伸出前探梁护顶，必要时应在割煤以前超前拉架。必须保证工作面成一直线及所采层位高度在液压支架工作范围之内，以防产生局部应力集中。随着工作面的推进，在保证综采工作面刮板输送机不上窜、下滑的前提下，使上、下巷超前支护距离控制在最短，收尾前将采面割平、割直，顶梁调平，必须严格按照“三直一平”的质量标准进行收尾停采。采高不低于 3 m，保证工作面的工程质量。工作面距停采线 12 m 时，工作面进入收尾阶段。3.2特殊时期的顶板控制针对初次来压和周期来压，应该做好矿山压力的预测预报工作。一旦有异常情况出现，要及时做出处理，以免发生安全事故。在来压之前，应该做好机电设备的检修工作，确保来压期间设备能正常运转。周期来压期间，密切注意顶、底板出水情况。加强煤帮管理，及时用护帮板护帮，防止片帮。工作面要确保达到“三直一平两畅通”的要求，架间浮煤、杂物清理干净。在两顺槽超高段，必须用木垛接实顶板。工作面支架及两顺槽所有单体支柱必须达到初撑力。工作面来压期间加强工作面顶板监测监控，及时调整支柱或更换失效支柱，单体液压支柱的初撑力不低于 90 kN。4结束语结合 907 综采工作面具体情况，探讨了煤矿工作面回采期间的顶板控制方法，并分析了特殊条件下的顶板控制，可以为煤矿的安全生产提供一定的借鉴。参考文献：1 任巍.大采高综采工作面顶板管理分析 J.能源与节能，2022(9)：213-215.2 张海峰.复杂条件下综采工作面顶板管理 J.能源与节能，2022(6)：125-127.3 宋凯.煤矿综采工作面顶板支护的安全管理探究 J.能源与节能，2022(5)：147-149.4 王强.煤矿综采工作面顶板支护管理分析 J.西部探矿工程，2021，33(11)：185-187.5 王飞.浅析煤矿井下综采工作面顶板管理的主要策略 J.矿业装备，2021(5)：144-145.6 李义宝.探析综采工作面顶板控制技术 J.能源与节能，2021(8)：111-112.7 张冰新.煤矿综采工作面顶板管理技术分析 J.矿业装备，2021(4)：138-139.8 尹国庆.煤矿综采工作面顶板管理技术分析 J.当代化工研究，2021(9)：71-72.（编辑：高志凤）董鑫：煤矿工作面回采期间的顶板控制方法35