浅述煤矿采煤工作面初次放顶煤技术管理

　　摘要：文章结合笔者多年来的工作经验，论述了煤矿采煤工作面初次放顶煤技术管理，对于保证工作面的安全生产具有十分重要的意义。
　　关键词：采煤工作面;初次放顶;技术;顶板处理工艺;管理
　　众所周知，所谓初次放顶，即初采工作面从开切眼开始到工作面直接顶冒落的高度达到采高的1.5至2倍，此阶段工作面的垮落称为初次放顶。其综采工作面初次放顶包括两个阶段，第一阶段从开切眼开始推进到直接顶跨落；第二阶段是直接顶跨落到老顶第一次跨落。在工作面初次放顶期间加强工作面的矿压观测，并根据矿压观测的结果分析并加强工作面的顶板管理，正确进行顶板来压预测预报、保证工作面支架和单体支柱的有效支撑能力，是加强顶板管理、减少顶板事故、保证安全生产的一项重要内容，特别是初次来压的正确预报和初次放顶期间的顶板控制，对杜绝伤亡事故具有积极作用。
　　1坚硬顶板初放期间的安全威胁
　　坚硬顶板在工作面回采过程中不能随工作面的推进而及时冒落，容易在采空区形成大面积的悬顶。当悬顶达到一定面积时会因直接顶的来压断裂而突然冒落，其危害如下。
　　（1）造成工作面片帮、掉顶；（2）上下顺槽顶、底及2帮移近量大，不能保证有效的通风断面；（3）支架立柱下缩量在短时间内急剧增大，甚至被压死。同时，顶板突然大面积冒落容易损坏工作面的支架等设备。（4）由于顶板悬空面积大，突然冒落时产生的冲击气流也对工作面的人员造成安全威胁。
　　2正确进行初次来压预测预报
　　为了防止采煤面由于顶板的裂断，支架阻力不足以抗衡岩梁的回转，造成大面积压垮工作面事故，在搞清采煤工作面上覆岩层的性质及范围，预报直接顶、老顶的裂断运动发展过程的基础上，积极开展对采煤面初次放顶监测预报，在现场实现顶板安全管理工作中发挥作用。初次放顶监测技术包括三部分：①监测仪表的设置要得当；②对矿压显现进行综合判断；③根据判断预测要有进行现场技术会诊，制定措施，加强支护的制度。
　　监测仪表主要是顶板动态监测仪（精度达1‰mm）。可在采煤工作面上、下巷（每隔5m各安设3台顶板动态监测仪，在工作面中部分别在初排和末排各安设1台顶板动态监测仪进行监测。
　　3初次放顶期间顶板控制的特殊措施
　　3.1对直接顶的控制措施，在初次放顶期间，对直接顶必须采取“限定变形”的准则，即最大限度地保证直接顶与老顶不出现较大的离层，在控顶区内保证直接顶完整，不产生台阶下沉。
　　一是防止直接顶破碎发生漏冒和回柱时顶板跟下伤人；二是防止因老顶来压时，对直接顶产生冲击，造成切顶垮面。这就要求采面从切眼推进开始，狠抓初排支柱的初撑力（一般不小于90kN）；同时要抓好对支柱根根、班班进行支护质量监测，保证支柱的有足够的支撑能力，这应当作为现场会诊的主要内容。根据煤矿多年井下管理经验，支柱有效支撑能力保证条件主要是抓好“两个质量，三个环节”，即抓支柱的维修质量和支柱的支设质量；三个环节主要是抓泵站压力不应低于17Mpa；底板松软要穿合适的柱鞋；每班对支柱进行二次注液。只有保证了支柱的有效支撑能力，才能使支柱在“限定状态”下工作，使直接顶的状态由支架限力限定，把顶板下沉量控制在支柱缩量（包括压缩煤粉，鞋、帽等辅助性支护物的缩量）和顶板允许弯曲值以内，不发生顶板破碎冒顶事故。
　　3.2对老顶的控制措施
　　在初次放顶期间，直接顶初次垮落到老顶第一次垮落阶段，不但要管好直接顶，而且主要是抓好对老顶的控制。随采煤工作面推进，老顶达到其极限跨度而挠曲下沉，直接顶也随之下沉,根据这一动态，综合矿压显现规律及特点，对老顶来压进行预测预报。预报放顶小组要立即组织进行现场技术会诊，采取针对性的加强措施，按质量标准要求，在基本支柱齐全，并保证其有效支撑能力基础上，使用好丛柱、戗柱、戗棚等特殊支护，来提高支护强度，使支架在老顶“给定变型”状态下发挥作用，防止发生大面积压垮，推垮工作面事故，安全渡过老顶初次来压阶段。
　　老顶断裂垮落后，作用于煤壁前方的支承压力高峰向深部转移，采面和上、下两道矿压显现减弱，采面进入正常管理阶段，初次放顶宣告结束。但仍要抓好直接顶的管理工作，防止局部冒顶事故发生。
　　3.3初次来压前的压力显现
　　3.3.1顶板断裂前煤壁方支承压力显现。采面从切眼推进后，当直接顶和老顶悬露面积达到一定跨度时，顶板下沉，作用在煤壁前方的支承压力逐渐升高，上下两巷距煤壁由里向外的顶板下沉速度逐渐增大。一般情况下顶板在煤壁前方断裂，支承压力高峰很快向煤壁收缩，上下两巷顶板下沉速度又由外向里升高，大于一排时，说明顶板来压随即开始，伴随这个过程，上下两巷20m内两帮侧压增大，支架断梁，折柱增多，片帮加距，断面缩小。
　　3.3.2顶板断裂前采面矿压显现。顶板若断裂，支承压力高峰向煤壁收缩，而一排的下沉速度大于末排，这就预示顶板即将来压，当末排的顶板下沉速度又大于一排时，说明顶板来压已经开始。同时，采面煤壁压酥，打炮眼容易片帮，支柱阻力增大，支柱钻底，顶板出现平行煤壁的裂纹、夹沟或台阶下沉，而且常伴有淋水现象。
　　3.3.3顶板断裂前采空区悬顶状况。实践证明，根据老顶岩梁活动的规律，利用矿压观测数据可知，坚硬顶板悬顶一般距工作面可达15m左右，最多可达30m，特别是上隅角由于锚索的应力，造成大面积悬顶存在，也极易引起瓦斯积存。
　　4初次放顶顶板处理工艺的改进措施
　　4.1沿断层边界掘开切眼时放顶往往有一定效果，是因为创造了顶板断开形成弱面的条件，因此，在局部区段开采时向断层方向施工，将断层揭露形成顶板断裂面，使空区顶板提前垮落，经生产实践证明效果显著。但应注意当切眼位于断层上盘时此效果不明显。
　　4.2提高支柱初撑力,工作面单体支柱初撑力高，则顶板下沉量小，硬帮顶板不易断裂下沉，运输巷道减少冒顶，而提高支柱初撑力的关键是提高泵站压力，将泵站压力调至20MPa，顶板初次来压时，硬帮一般没有断裂，仅局部机道顶板冒落，影响小。
　　4.3利用沿空留巷条件，创造顶板弱面。当工作面回风巷为单巷布置，采用混凝土砌护巷墙方式时，为利用顶板沿回风巷冒落弱面，可采取破坏护巷墙方式，使空区顶板沿回风巷逐渐向下冒落，顶板沿此处首先冒落，效果明显。
　　4.4采取有效防风暴措施采空区顶板第一次垮落时，由于面积大形成极强的风暴，易造成人员伤害，因此，可采取用纤维编织袋装煤粉，在采空区设缓冲垛，可对风暴瞬间冲出量起到明显降低作用。
　　4.5注水弱化顶板如果在顶板坚硬情况下进行放顶，则宜采用注水弱化坚硬顶板，即在工作面回风巷仰斜向顶板钻孔，并用注水泵等设备对钻孔注水。在工作面巷道形成一条顶板高压注水弱化面，使顶板在此线早期断裂，达到提前放顶的目的。
　　5初次放顶的管理措施
　　5.1领导重视，层层抓管理。生产矿长是回采工作面顶板管理的第一责任者，主要职责职责是组织初次放顶领导小组，检查初次放顶进展情况，解决初放面存在的隐患和问题，在顶板管理上负全面责任；矿总工程师负技术管理责任，使制定的规程措施具有科学性、先进性、针对性、指导性，并监督实施从技术上把好关。采煤队主要职责是按规程规定搞好工程质量，加强管理，实现安全生产和文明生产。安全监督部门主要是监督检查规程措施落实兑现情况，检查安全隐患，并监督整改，把好安全关。技术、调度、供应等部门要各尽其责，做好业务保安。采煤队长直接抓好安全技术措施的落实，严格执行规章制度。
　　回采工作面的放顶距离和方法要在规程中有明确规定，并由总工程师组织专业人员制定初次放顶安全技术措施。初次放顶的顶板冒落高度必须达到采高的2倍以上。
　　5.2领导跟班，发现问题及时处理。依靠科技进步，采用科学手段，全力抓住作为初放主要矛盾的支柱初撑力，工作阻力的鉴定及现场整改，坚持研究、决策再兑现的循环工作。每个跟班的放顶领导小组成员必须熟知有关规定，如泵站压力达到18MPa，要懂鉴定、会记录、会分析，亲自鉴定支柱的初撑力和工作阻力，切实掌握工作面的支护质量和顶板动态，做到心中有数。在初放期间要加强观测，重点观测区应放在靠近放顶线的末排支柱，异常段及有构造变化、悬顶、局部冒顶区等；特殊地点上下端头、机、风巷超前支护，要采用巡回检查，发现问题及时处理。观测数据要齐全、完整、真实，对宏观情况有重要记述，对存在的隐患可提出建议，放顶领导小组成员在原始记录上签字。放顶领导小组成员对检查中发现的问题，立即在现场组织整改，如对初撑力未达到要求的支柱，采取二次补液等，确保支柱的初撑力和工作阻力。
　　5.3组织学习、增强职工的质量意识若人员素质不高，质量意识不强，管理工作跟不上去，再先进的技术，再好的措施也不能确保安全生产。近几年，在人员素质上狠下功夫，从上到下组织学习，努力提高职工队伍的技术水平，注重抓质量问题，队干部经常给工人上质量教育课，增强了职工的质量意识，达到各负其责，从而保质保量地完成任务。为安全初次放顶工作起到了重要作用。
　　6结语
　　总之，顶板管理是煤炭生产中非常重要的一项基础工作，它不仅关系到煤矿安全状况，同时关系到煤矿生产经济效益的提升，而采煤工作面初次放顶的技术管理则是加强顶板管理，减少顶板事故，保证安全生产的一项重要内容。
　　参考文献：
　　[1]王庆武,路银生,宋进中.采面初次回采期间顶板事故的原因及防治[J].河北煤炭,2000,(04).
　　[2]周彦,梁权.初次放顶技术与管理[J].内蒙古煤炭经济,2003,(02)..
　　[3]刘洪泉,孙宪忠.《坚硬顶板的初次放顶方法》[J].煤矿机电.2009（5）.

《浅述煤矿采煤工作面初次放顶煤技术管理》

本文由职称驿站首发，您身边的高端学术顾问

文章名称： 浅述煤矿采煤工作面初次放顶煤技术管理

文章地址： https://m.zhichengyz.com/p-16089