1890煤矿倾斜煤层综采面顶板管理方法的成功运用

摘要：

针对新疆焦煤集团1890煤矿倾斜煤层走向长壁式综采工作面条件及以往回采工作面的支架初撑力、阻力监测，地质勘探报告和钻孔探明情况以及冲击性倾向及地应力测定项目研究报告：工作面煤层具有弱冲击倾向性，顶板具有强冲击倾向性，底板具有弱冲击倾向性，煤层顶板较稳定，多为砂岩、砂砾岩、砾岩，坚硬致密，除局部有伪顶、直接顶外，一般煤层之上直接覆盖老顶，顶板分类为四级，岩石自然状态下单向抗压强度67.9～180.34MPa，属坚硬顶板，必须人工处理。

关键词：顶板管理、支护方式、矿压观测

中图分类号：C93 文献标识码： A

1890煤矿16122工作面煤层属于下侏罗纪下煤窑沟时代八道湾组煤层，煤层厚度在2.5―4.3米之间，煤层倾角5―24°，上接1.93m厚含砾粗砂岩直接顶、19.44m厚深灰色细砂岩老顶，煤层下接0.57m厚节理发育易碎暗灰色直接底、23.34m厚暗灰色粉砂岩老底。16122工作面共经历三个拐角，上部紧临16122-1采空区，东面为16121东采空区，西面煤层未采动。16122工作面顶板变化大、结构复杂。在处理漏顶事故时安全事故多、危险系数大。为此顶板的控制管理和减少漏顶事故成为16122工作面回采期间的重要课题。

1. 工作面顶板的控制

16122工作面顶板属于坚硬顶板不能紧跟工作面推进自然垮落，为避免工作面收到初次来压及周期来压时的大面积来压的威胁，必须布置循环深孔爆破法进行人工放顶。为保证工作面顶板能够全部垮落，此工作面采用SKZ-120B型深孔钻机打步距深孔及三级煤矿许用乳化炸药装药，进行超前预爆破的方式进行人工放顶工作。由于煤层倾角变化较快，所以钻孔参数、装药量要不断跟进调整。

由于岩体自身存在着不同程度的原生弱面（节理、裂隙等），影响了爆炸应力波的传播及产生爆炸裂隙的范围，实际爆炸裂隙区的半径会比理论数值略小。采用煤矿许用乳化炸药，超前预爆破所产生的裂隙区范围明显减小，影响了爆破后的岩体整体结构强度的降低，将会导致顶板来压步距及来压强度的增大，进而威胁回采工作面安全生产。为解决这一隐患，采用加密钻孔布置处理顶板来压步距及来压强度的增大的隐患。

1.1炮孔布置方式：

1.1.1 初放孔布置方式

初次放顶采取工作面两巷及开切眼布孔方式，两巷每组孔各布置一个老顶切断孔、一个老顶辅助切断孔、一个端头切断孔，共布置3组，间距为10米。开切眼布置两个深孔，在开切眼上、下口距离工作面煤帮6.5m处各布置一组炮孔。

1.1.2 循环放顶炮孔布置方式

（1）、循环放顶步距确定：

根据初次放顶及同煤层内16121工作面、16122-1工作面循环放顶情况，设计在初次放顶范围之外、距初次放顶孔10m处开始布置循环放顶孔，步距为10米。

（2）、炮孔布置方式：

循环放顶采取工作面两巷布孔方式，每组孔各布置一个老顶切断孔、一个端头切断孔。

2. 工作面顶板管理

2.1 正常工作时期顶板支护方式

工作面：采用追机移架的方式对顶板进行及时支护。在采煤机割煤后，先移支架，再移输送机，即割煤---移架---移输送机，移架步距为0.6米。

上下端头：上端头采用铰接梁、单体柱联合支护；下端头采用3架ZTHQ12000/20/38端头支架进行支护；

超前支护：两巷超前支护采用采用铰接梁、单体柱联合支护；

2.2 特殊时期的顶板管理

2.2.1 来压及停采前的顶板管理

（1）、初次来压时，工作面支架支护必须初撑有力，插板、护帮必须打出、打牢。

（2）、停采前工作面顶板管理.工作面停采前需要具体制定专门的措施执行。

2.2.2 上、下端头老塘悬顶顶板管理

由于两巷深孔放顶为内“八”型设计，深孔放顶步距为10米，为此两端头顶板均为三角区，顶板跨落迟缓。为加强端头顶板顶板管理，确保安全，端头支柱生产期间不得提前回柱，上端头支设戗柱（顶板破碎时支设双排戗柱），采用强制放顶的方法放顶，下端头端头支架必须有足够的初撑力。顶板破碎有下沉现象时应及时架设木垛，加强端头顶板支护。

2.2.3工作面过破碎带、遇煤质松软措施

当工作面遇到破碎带、煤质松软时严格采取过地质构造带专项措施。

2.3 运输巷、回风巷端头顶板管理

2.3.1 回风巷、运输巷的超前支护

运输巷的超前支护采用单体液压支柱配合HDJB---1200型铰接顶梁支护，支柱柱距1.2米，上帮超前单体液压支柱距上帮0.8米，下帮超前单体液压支柱距下帮0.8米，支护距离为20米，双排支护，每排支设17根单体柱；回风巷的超前支护采用单体液压支柱配合HDJB---1200型铰接顶梁支护，支柱柱距1.2米，上帮超前单体液压支柱距上帮0.8米，下帮超前单体液压支柱距下帮0.8米，支护距离为20米，双排支护，每排支设17根单体柱。超前支护段单体柱支护角度确定：回风巷迎山角度为3°-5°运输巷迎山角度为1°-3°。

2.3.2 回风巷、运输巷的加强支护

采用架设木垛或密集支护的方式加强支护，对于顶板破碎冒落地段，采用铺设双层金属网、架设工字钢、垫道木、大板等背顶方式联合支护。

3. 矿压观测

3.1 矿压观测内容

16122综采工作面的矿压观测研究内容主要有：支架阻力观测、支架初撑力观测、支架活柱缩量观测、巷道围岩变形观测、两巷超前支护范围内单体液压支柱阻力观测、超前支架阻力观测以及支护质量动态监测。

3.2 观测方法

工作面的矿压观测

利用综采工作面支架上安装的KJ216矿用24小时在线动态压力监测系统对工作面支架初撑力及工作阻力进行动态监测。由生产区队和矿井共同管理矿压数据监测、分析数据、设备管理等工作，并连续观测支架的初撑力、工作阻力，掌握工作面来压情况，并对来压情况进行分析处理。

上端头及两巷超前支护阻力观测

工作面上端头及两巷超前采用单体柱进行支护，对于单体柱支护采用YHY60（A）矿用本安型数字压力计进行日常初撑力和工作阻力巡回检测，将测定处的数据生成分析报表，报给矿井审阅。

4. 结束语

（1）、上述谈到的工作面顶板管理方法是1890煤矿自投入综采工作面的经验总结。16122工作面在回采过程中遇到小地质构造带时采取积极背顶结合快速推进的方法使工作面未发生一起漏顶事故，较好的解决了综采工作面度过地质构造带时顶板控制技术的难关。

（2）、目前倾斜煤层顶板的控制管理处在一个探索的过程中。深孔钻孔时岩性的分析，矿压监测指数分析对工作面的顶板状况和周期来压的反应还是比较可观的。1890煤矿16122工作面的顶板控制方法具有一定的借鉴意义。

参考文献：

【1】徐永圻 煤矿开采学【M】.徐州：中国矿业大学出版社，2009.

【2】王 青 任凤玉 采矿学【M】.北京：冶金工业出版社，2011.

【3】1890煤矿16122工作面作业规程【Z】.

【4】1890煤矿16122工作面初放作业规程，16122工作面循环放顶作业规程，1890煤矿6#煤层地质说明书等.