急倾斜煤层工作面顶板控制方法的探究

急倾斜煤层工作面顶板控制方法的探究

岳鹏

（山东临沂临矿集团株柏煤矿276112）

摘要：株柏煤矿2煤为二叠系山西组煤层，具有层状结构，节理较发育。煤层倾角平均为50°、平均厚度为1.6m。目前2煤层巷道掘进水平为-781.8m，地面标高为+50m，工作面运输巷埋深为831.8m，较以往巷道埋深增大。2煤层直接顶为砂质泥页岩，强度较高，但砂质泥页岩夹煤线条，水平层理极为发育，层间滑面接触。属于典型的急倾斜煤层，工作面顶板支护压力大，且容易发生煤矿冒顶事故，针对这一问题，本文阐述了急倾斜煤层顶板支护的方法，期望对相同条件的矿井有所借鉴。

关键词：急倾斜煤层；顶板支护；控制方法

1.工作面正常时期的顶板支护方式

工作面采用随爆破移架的方式对顶板进行支护，工作面单体间距2.5m±0.5m。工作面内的单体支柱在支撑支架和调整支架时使用，单体支柱的支撑压力随支架的状态而变化，但不得小于1Mpa。工作面做到“三直一平”（支柱直、煤壁直、溜子道直、支架平整），伞檐符合要求（伞檐长度超过1m时，其最大突出部分不超过0.2m；伞檐长度在1米以下时，其最大突出部分不超过0.25m，否则及时找掉）。工作面支架上肢必须与煤壁卡严，若上肢与煤壁之间间隙宽度大于0.3m且长度超过0.5m时使用单体支柱支设木料对上肢与煤壁之间的空隙进行加固，并用搪棒、笆片搪严；若单独出现上肢与煤壁之间间隙宽度大于0.3m但长度小于0.5m时利用笆片和搪棒进行封堵；若上肢与煤壁之间间隙宽度小于0.3m但长度大于0.5m时，应及时利用单体移架进行处理，若不能及时移架可根据顶板、煤壁情况选择是否使用单体支设木料进行加固。

2.工作面正常时期的特殊支护形式

2.1仰架：若煤层变薄或走架不及时，造成工作面仰架，使工作面宽度不够。

遇至此类情况时，在支架下肢支设底撑，底撑间距2m±0.5m，利用仰架上、下方支架向底板方向移架的拉力将上肢拖离顶板，使支架恢复正常状态。若仍不能恢复正常时，则在下一循环的割面时，将仰架段顶板侧的炮眼向顶板偏移0.2m-0.3m，用爆破的方法破除卡在上肢的煤岩，使支架恢复正常状态。

2.2趴架：若煤层变厚或支柱支设不及时，造成工作面趴架，使工作面高度不够。

遇至此类情况时，在支架上肢下方支设单体支柱，间距2m±0.5m。在下一循环的割面时，在趴架段的底板侧多布置一排深度0.6m，间距1m的底板眼，用爆破的方法致使支架下肢侧的煤岩松动，扒煤时及时支设单体支柱，即可使支架恢复正常状态。

3.工作面特殊时期的顶板管理

3.1断绳：主要是由于在回采过程中支架走位不正常，炮眼布置不合理而造成钢丝绳受力不均或支架悬空后应力集中而造成的钢丝绳局部断丝或断开。

（1）工作面立即停止生产。

（2）准备好大板、圆木、支柱与大绳同粗的10m钢丝绳。

（3）在断绳地点上、下打牢单体，顶牢支架上肢（单体位置不得影响接绳）

（4）断绳地点上、下5m范围内，在煤壁侧打牢柱间距不大于2m的单体，单体要有不小于1MPa的初撑力，单体与煤壁之间用搪棒、笆片等背好煤壁，打上撞楔。

（5）把断绳处上、下第7或8个夹板卸下（连续拆卸夹板不得超过4个）然后再复上新绳、用夹板压牢（复绳时，新接的钢丝绳两个末端留设长度不小于2m，并绕成“U”字型与另一路钢丝绳搭接在一起，用夹板压牢）依次把新绳接好（严禁两侧同时卸夹板，先施工一侧，再施工一侧）。

3.2窜矸：当工作面过破碎带、落差小于采高的断层时，支架上肢离顶板超过0.3m以上或遇到顶板侧出现褶曲，而使支架背后的煤、矸涌入工作面。

（1）发生窜矸时，必须先清理干净杂物，保证退路畅通无阻，工作面窜矸一般用大料、搪棒、小笆片、背板、插严即可。

（2）必要时，从支架之间托绳以上打好铁钎棍（废风钻钎子）做成假顶，再利用支柱及时移架到位，封闭窜矸位置。

（3）若仍不能控制顶板，则用单体支柱托住大料控制顶板，再辅以钎棍，搪棒、背板等封闭窜矸位置。

（4）为了防止支架远离顶板，必须在回采过程中每茬炮向顶板方向打一探眼，探明支架距顶板距离，如果远离顶板必须及时扒下肢煤而向顶板方向移架。为防止窜矸伤人，无论初采还是正常回采，当上肢与煤壁之间出现宽0.2m、长度超过0.5m的间隙时，必须及时用液压支柱向前领架否则用笆片、搪棒搪严。施工人必须在窜矸的上方位置进行操作。

3.3皱架：由于工作面推进速度不一致所致。

发生皱架故障时，要求其前段减小端炮落煤高度（炮眼深度）或停止采煤，利用支柱减小皱架上部的支架向下移动距离；及时拆除架尾的多余支架，加大皱架下部支架的移动距离，分多次逐渐将皱架处支架伸开。

4.顺槽及端头顶板管理

上、下顺槽超前支护采用DW25-300/100χ型单体液压支柱支设铰接顶梁（铰接顶梁长度1m），采用一梁一柱支设首尾相接的形式，沿巷道走向成排支设且首尾相连。上、下顺槽超前支护长度不得小于20m，超前支护范围内巷道的高度不得低于1.6m，宽度不得小于0.7m。上顺槽自工作面安装开始前，先将超前支护支设完毕。工作面架头以外20m范围内的超前支护在巷道上肩侧支设一排。下顺槽超前支护支设在自行人小眼开始向外的20m范围内，在巷道上肩侧支设一排。上下顺槽超前支护单体支柱支设间距1±0.1m，必须支设呈铅垂方向，严禁歪斜。上下顺槽超前支护初撑力不小于11.5MPa。溜煤上山、行人上山超前支护采用DW18-300/100χ型单体支柱支设铰接顶梁进行加强支护，单体支柱支设必须垂直顶底板，采用一梁一柱支设形式。沿溜煤上山、行人上山走向紧贴两帮成双排布置且首尾相连，支护长度不小于3m，初撑力不小于11.5MPa。上、下顺槽超前支护的单体支柱必须穿铁鞋，若使用铁鞋单体钻底严重时可使用木鞋但超前支护压力必须达到要求。所有单体支柱必须用防倒绳固定在单体上方的可靠支护上,防止单体液压支柱卸压歪倒伤人。铰接顶梁的铰接销必须到位，所有的铰接顶梁必须联成一体，以增加整体抗压强度。铰接顶梁的上部与巷道支护接触点出现高低不平时，要用木衬木衬平。

5.支护材料

5.1支护材料的规格及正常使用数量

表3-1支架结构和支护材料组成表

5.2备用支护材料

（1）DW18—300/100χ型的单体液压支柱不少于4棵，长度不小于1.6m直径不小于0.15m的木料6棵，长度不小于0.6m直径不小于0.1m的木料10棵，搪棒20根，芭片40页，长度不小于1.2m的废旧铁钎棍不少于20根。

（2）存放地点：存放在顺槽端头50m外，不影响运输、行人的地点。

3、材料管理方法

（1）工作面发现有单体液压支柱、液压密封失效、漏液、阀体损坏或失灵、柱体弯曲、柱爪缺失等时，必须立即停止使用，进行更换。单体伸缩行程不得大于0.7m。

（2）采煤工作面回采结束后或使用时间超过8个月的单体液压支柱必须及时升井检修。检修好的支柱，必须逐根进行压力测试，合格后方可使用。

（3）严禁用锤、镐等物体猛击单体液压支柱的任何部位，搬运、装卸单体液压支柱时要轻拿轻放。

（4）在井下发现损坏、失效的单体液压支柱应及时更换，并运出工作面，集中存放，及时上井维修。

（5）工作面新下井或长期不用的单体液压支柱在使用前，应按照支柱的最大行程反复升降2到3次，排除油缸内的空气后使用。工作面新下井的单体液压支柱必须用密封盖保护好安设三用阀的位置，以防止赃物进入。

（6）工作面正常循环割面使用材料：不少于2大班的用料，支架20架，“U”形丝60个，夹板60个，单体10棵。长30m、Φ24的钢丝绳2根。铰接顶梁10根。

（7）所有材料必须分类上架码放整齐，挂牌管理，牌板齐全完整，字迹清晰，内容与实物相符。挂放在距工作面端头不得超过100m，悬挂高度与腰线平齐，固定牢固。

结束语：此支护方法投资少，支护方便，安全系数高，保证了井下工作人员的人身安全，保证了煤矿企业因顶板支护带来的各种不安全因素。

参考文献：

1陈忠良;21141工作面直接顶和基本顶辨析[J];能源技术与管理;2011年04期

2王宏峰;瓦斯抽放技术研究与实践[J];山西焦煤科技;2011年06期

3张志宏;戴庭保;黄斯保;;沿空留巷在云庄矿的应用[J];江西煤炭科技;2011年03期

4王雷平;采煤工作面上、下安全出口长度的确定[J];煤;2011年07期