大采高工作面架前冒落原因分析及防治

摘要：系统的分析了坚硬顶板、软煤、软底大采高综采工作面架前煤壁区冒落的原因，以及采取的预防措施和处理方法。

关键词：坚硬顶板；软煤；软底；架前冒落

0 前言

综采工作面是实现煤矿高产高效的重要保障，可是由于地质构造、人员操作能多种原因，时常造成工作面煤壁片帮，架前冒顶，不仅严重影响正常生产，同时人员在处理架前冒顶期间，安全事故极易发生，为此有必要进一步分析大采高工作面架前片帮冒顶的原因，进一步杜绝此类事故发生。

1 工作面基本情况

1890煤矿是新疆目前装备较为领先的矿井，为自治区重点工业八钢提供了稳定的焦煤，一井一面达到年产量100万吨产能。工作面所采5#煤层倾角25°，厚度3.8-4.2米，采用一次采全高回采工艺，回采的15122工作面走向长度2160米，倾向145米，安装94组ZZ5800-22/43型支撑掩护式液压支架，使用MG400/920 QW型采煤机落煤，SGZ-800/2*400型刮板输送机运煤，采高控制在3.6—4.2米之间。为防止支架、刮板机下滑，采用正伪斜6—8°推进。

2 架前冒落的成因分析

大采高工作面架前冒落的原因是多方面的，从具体回采过程来看，致使架前冒落的因素主要有自然条件因素和人为回采因素。

2.1 自然条件因素

（1）顶板初次来压和周期来压的影响。 回采面由开切眼开始推进，当老顶初次断裂垮落及周期性的折断时，加剧了工作面煤壁片帮及漏顶现象。

（2）地质构造方面的原因。工作面过断层破碎带时，由于断层破坏了工作面顶板的完整性，容易造成架前煤壁区片帮冒顶。

（3）水的影响。工作面有淋水时，煤层受水的长期浸泡而变软，从而减小了煤的抗压强度，同时水浸也致使顶部煤岩离层，变松甚至冒落。

（4）软底板的影响。煤层底板炭质泥岩遇到工作面淋水，导致遇水膨胀，造成支架下扎，移架困难，煤帮顶板得不到及时支护，而造成冒落；同时底板松软，降低了支架整体支护刚度，加剧了围岩变形。

2.2 人为回采因素

（1）采高的影响。大采高工作面采高过大，超过支架有效支撑高度，同时煤壁易片帮，导致其在架前冒落。

（2）端面距的影响。端面距的顶板没有及时支护，在顶板条件差时，如果端面距较大，很容易发生架前冒落。

（3）初撑力因素的影响。支架阀组泄漏或操作上的原因造成支架初撑力低，矿压显现明显，煤壁超前压力加大是造成煤壁片帮冒顶的重要因素之一。

（4）推进度的影响。工作面推进度越慢，维护时间较长，煤体越易被压松，以至造成片帮，局部冒顶。

（5）液压支架反复升降的影响。工作面底板不平，支架相互挤压，架前浮煤过多等原因造成移架阻力过大，一次不能将支架移到位，需多次升降。反复升降支架，人为地破坏了工作面顶板完整性，容易引起架前冒落。

（6）超前预爆破深孔放顶效果不好的影响。深孔放顶质量不好，致使采空区悬顶面积增大，顶板下沉量增加，煤壁超前压力增大，造成煤壁片帮冒顶。

（7）割煤质量的影响。工作面采煤机运行时，割煤质量不好，造成顶底板不平，使支架不能有效地支撑顶板，容易引起架前冒落。

3 架前冒落的预防措施及处理方法

3.1 预防措施

（1）准确掌握回采工作面的地质情况，当工作面接近断层破碎带之前要及时采取措施，以防架前冒落，具体的做法是：在工作面距断层3～4m左右时，加强顶板管理，减少采空区悬顶，从而减少老顶对工作面的压力；根据断层性质和赋存情况，适当调整工作面，避免工作面与断层平行，防止工作面大面积接触断层，从而造成大面积垮落。

（2）工作面支架通过安设矿压监控仪器进行观测，掌握工作面老顶初次来压及周期来压的规律，准确判断来压征兆，提前做好预防工作。

（3）工作面快速推进，使顶板下沉量较大的区段始终处于支架放顶线采空区侧，工作面煤帮始终处于顶板下沉回转量较小位置，减少煤壁、煤体所受的压力，减轻其破碎程度，减少片帮及端面冒落程度。

（4）工作面采用及时支护方式。ZZ5800-22/43支架前端配备行程为700mm的前伸缩梁，在一般情况下，当工作面端面距小于300mm或当片帮深度小于700mm时，前伸缩梁能及时有效地支护煤帮和端面顶煤。

（5）采用带压移架，确保移架一次到位，尽量避免液压支架反复升降。

（6）控制采高在3.5～4m，使支架保持良好支护状态，减少片帮及架前冒落。

（7）加强液压支架的维护工作及移架质量，确保支架的初撑力不低于额定值的80%（24MP），支护强度达到要求，降低顶板下沉量，提高支架——围岩体系的整体刚度。

（8）割煤时要将工作面顶底板割平，煤壁割直，使液压支架顶梁能有效地接触顶板，充分发挥液压支架支撑性能。

3.2 处理方法

一旦发生架前冒落，可及时采用超前无腿棚接顶的办法处理。具体操作方式是：使用Φ38mm，长度1800mm圆钢制作成的无腿和使用长度1.5～2m的矿用9#工字钢，一端放在支架顶梁前端，搭接长度400～600mm，另一端搭在煤壁侧无腿上，根据压力大小，片帮深度，顶板冒落程度，采取相应无腿棚密度，无腿棚顶部铺设金属网和采用厚度不小于100mm的半圆木接实，从而控制架前冒落。另外，在处理架前冒落时，必须对工作面刮板输送机停电闭锁，确保作业人员安全。

4 结语

通过近几年的探索实践，我们基本上摸清了大采高工作面架前冒落的原因，掌握了一些预防措施及处理方法。实践证明，这些方法是行之有效的。从2010年10月至今，我矿大采高工作面基本未发生架前冒落事故，实现了高产高效的目标。

作者简介：索松林（ 1972 年 1月-），男，注册安全工程师，新疆焦煤集团1890煤矿安全室主管。