2023年《安全管理论文》之浅谈综放工作面复合煤层顶板管理技术.docx

浅谈综放工作面复合煤层顶板管理技术 ：开采复合煤层的顶板管理在技术上和管理上的难度都是较大的，主要是顶板的维护和管理，我矿在开采6#煤的过程中，由于煤层厚度达12m,，属于较厚煤层，且煤层属不整合层状发育，在正常开采过程中，受采动老顶活动影响较大，在周期来压期间，工作面溜子机头和机尾处、工作面上下平安出口及两道出现不同程度的顶板下沉，帮部压垮等现象，极容易出现工作面漏、冒顶的危害，尤其在当工作面遇到断层、褶曲等地质构造带时，顶板管理和维护及其困难，对平安生产极为不利。本次论文结合我矿复合型厚煤层的综放工作面的顶板管理经验，进行简要阐述。 关键词：综放工作面  复合煤层  顶板管理技术 1煤层及顶板概况 1.1煤层情况描述 我矿6#煤层为复合煤层，主要分布于我矿井田的东部，煤层厚约11.28m～13.85m，平均12.68m，该煤层属不稳定煤层，结构较复杂，一般含夹石0～6层，夹石岩性多为炭质泥岩及泥岩，各夹石厚度一般都在0.4m左右，累计夹石厚度为2m多。主要分布在矿井东翼采区，采煤方法以综采放顶煤为主。 1.2煤层的顶板情况 煤层顶板以老顶为主，直接顶次之，无伪顶分布。直接顶为泥岩、砂质泥岩及粉、细砂岩，单层厚度0.90-5.60m，地层岩性主要为泥岩、砂质泥岩及粉、细砂岩，局部具含砾粗砂岩。老顶为中、粗砂岩且局部含砾岩，单层厚度1.5-13.3m平均厚度约6m左右,该地形多为块状构造，钙质及泥质胶结，胶结较为松散其微细层理，节理、裂隙发育不完整，顶板总体性差。 2综放工作面局部片帮冒顶原因分析 2.1 综放工作面片帮冒顶原因 (1)矿压因素。我矿6#煤层工作面周期来压步距根据现场数据观测一般为20-30m之间，顶板活动比较频繁。根据以上地质资料可知煤层顶板主要为砂岩，而且成块状构造，同时顶板各岩层之间为钙质和泥质胶结，在厚煤层放顶煤开采之后，老顶随工作面开采极易下沉，形成矿压，破坏工作面两出口的巷道支护及工作面煤壁的支撑性，危害较大。 (2)地质因素。 根据以上对我矿煤层结构、顶板岩层情况分析，可以看出我矿6#煤层较厚，而且煤层中间有1-6层泥质夹矸，属于厚煤层不整合接触，煤层整体性极为脆弱，在放顶煤开采过程中，在受原岩应力自身释放和老顶下沉受压的综合作用，煤体受到很大破坏。我矿在开采工程中，工作面煤壁多处经常可以看到片帮现象，同时工作面上下出口及超前支护段巷道顶板下沉较为严重。尤其在工作面遇到断层以及褶曲带时，一般在断层带和褶曲背向处煤层几乎成碎、粒状，煤帮根本起不到承压作用，原有支护也受到极大破坏，极易造成工作面出现漏顶和冒顶。 （3）综放工作面管理及操作不当。同时我们还发现，工作面支架的有效管理对于顶板压力的控制也极为关键，尤其支架选型以及日常操作、检修工作是重中之重，比方在移架时没有接实顶板，造成初撑力缺乏，工作面没有及时移架形成空顶等操作都会影响到顶板的有效控制；同时日常检修中对乳化液供液系统检修的不到位，使支架出现立柱、片阀窜液等，降低支架的额定支撑强度。 综合以上分析，综放工作面顶板出现漏顶、冒顶等主要受地质和支护设备的影响，本文主要从这两方面出发，结合我矿的实际做法，进行介绍。 3 综采放顶煤工作面的顶板管理技术 3.1优化采煤工艺，科学设计支护设计 1、按照相关经验放顶煤采放比一般控制在1:2，这样有利于工作面的顶板维护和控制，我矿由于属于厚煤层，煤层厚度平均12米，按照此设计我矿将采高一般设计为3.5m，放煤在考虑回收率的前提下，一般在7-8m。通过采放的技术控制，减弱了煤壁的支撑受压，在保证支架初撑力的根底上，工作面顶板得到了有效控制。 2、当顶板及煤体破碎时，减少采煤机的一次进刀量，我矿经过具体实际一般控制在设计截深的80%左右，煤机截割速度可以提高30%，这样通过提高牵引速度，实行浅截快跑，支架实现提前护顶的作用。 3、工作面上下出口以及超前支护，我矿也进行了设计。一般超前支护改为三排单体联合支护，排距不超过0.9米；在两顺槽帮部增加一排锚索护帮，我矿根据围岩破坏范围锚索长度设计为11.3米，采用直径17.8mm的钢绞线，锚索托盘选用厚度20厚钢板，规格为300x300mm；同时在原有顶板支护的锚索范围上，两排之间再增加一排，这样在工作面周期来压时，可以有效的控制两巷的顶板下沉及帮部垮落。在具体操作时，通过及时的矿压观测，根据不同的情况对超前支护进行加密支护，对于两出口的顶板管理十分有效。 4、通过局部注射马丽散也是目前比较实用的技术，根据煤层受压破碎的程度，还可以有目的对工作面煤体进行整体加固，以保证对复合不整合煤层的整体加固，增大加强对煤壁的支撑作用，已到达和支架的联合支护作用，防治发生顶板发生超前漏冒，已到达不影响生产平安。 3.2强化设备管理，做好设备检修 1、 提高支架的初撑力和工作阻力 (1)首先尽可能提高泵站的供液能力或选择高压泵站的供液系统，尽量减少液压系统的跑、冒、滴、漏现象和工作面液压系统的窜液问题。 (2)正确操作支架，在移架升柱后，不要立即把升柱手把打回零位，以提高初撑力。 (3)充分利用支架的初撑力，及时有效地支护顶板。 2、工作面机电事故的影响对于顶板控制极为不利，尤其能够形成工作面长时间空顶，当老顶活动剧烈时，如果设备不及时运转，可以加大对煤壁的支撑破坏，同时还会出现工作面支架压死、推不动的情况，更有甚者还能造成支架立柱的损坏。统计我矿以往机电事故对工作面影响，一般影响8小时以上，工作面的立柱就开始压缩，支架压力表出现急剧增大，直至顶开平安阀卸载。所以在复合型厚煤层综放工作面的回采过程中，必须注重工作面机电设备的检修，我矿的做法是每天早班必须保证不低于6小时的检修工作量，同时做好检修记录，机电部门进行跟踪落实，采取重罚重奖的措施，力保设备的完好，提高开机率，以及液压系统的可靠、有效控制顶板压力对工作面的影响。 3.3坚持组织领导，做实顶板隐患排查治理工作 1、一般从管理学的角度来看，组织是保证管理目标实现的保证。高效、科学的组织管理，对于机械化采煤的矿井更为重要。我矿做法是成立顶板管理小组，由生产矿长负责日常的管理，其他分管领导配合。每月负责组织召开一次顶板管理小组会议，贯彻落实上级指令、指示、精神对当前顶板管理工作进行总结、分析、隐患排查、制定出针对性措施并对今后工作进行部署，解决顶板管理中技术难题，并对现场的落实情况进行跟踪监督管理，切实保证制定的措施在现场得到有力落实，从而保证顶板的管理有效、可控。 2、强化区队及班组一级的现场落实顶板管理工作是关键。对于员工我们主要做的是从培训教育开始，利用班前会将顶板控制的措施和方法进行细致的技术交底，以职工最容易理解方式告知职工顶板灾害预兆，以及现场处理处置的根本技术要求及措施规定。最后我们通过相关的考核处分等措施，保证顶板管理技术措施在现场落实的有效性，来到达控制顶板管理工作。 4  过顶板破碎带的顶板管理 由于工作面在回采过程中，在遇到构造带，顶板出现破碎，这时候顶板管理是极为困难，而且对平安生产影响很大，本文仅根据我矿目前使用的一些方法进行介绍： 1、超前支护 如果采用正常的移架方法维护不住破碎顶板或煤壁片帮比较严重时，可采取超前采煤机进行移架，使支架顶粱顶住煤壁，不让顶板暴壁出来而得以提前支护，这是最直接有效的措施。 2、带压擦顶移架 移架时让支柱仍保持一定的工作阻力，使顶梁贴着顶板擦顶前移，一定程度上可以减轻移架时顶板岩层的活动，减少由于移架而造成的顶板破坏。 3、挑倾向棚 割过煤后，新暴露的顶板在短时间不会冒落，当工作面有局部支架状况不完好，不能起到支撑护顶作用时，我矿采取的是在相邻两架支设倾向棚的方法，如下列图，先移顶板较完整处的支架，移架时在前梁上，沿平行工作面方向放置1一2根3-4m长的木粱，以便挑住附近不完整的顶板，然后再移附近顶板破碎处的支架，如下列图1。 4、架走向倾向棚 当工作面顶板随采随落，冒落的面积又较大时，用挑倾向棚的方法来不及支护，而且顶板条件也不允许把前梁降下来放倾向梁，在这种情况下，可以在相邻支架问超前架设一梁二柱或一梁三柱的走向棚，在走向棚下面再架设1一2架临时倾向抬棚，如下列图2。倾向棚粱应同时托住三架走向棚梁，这样就可将走向棚及倾向抬棚的支柱撤出，相邻支架在倾向棚和走向棚的保护下前移。 5、敷设金属网 在支架顶粱上铺金属网，这是管理破碎顶板的有效方法。当煤壁前控顶范围内的顶板破碎时，为保证支架顺利前移，顶网能顺利展开，也可在金属网下架走向梁，由走向梁预先托住顶板，让支架在走向粱及金属网的掩护下前移。 6 、局部冒顶的处理 在破碎顶板条件下，如果顶板管理不及时，很容易发生局部冒顶。局部冒顶不高和范围不大时，采用上述方法即可解决。如果冒顶高度和范围较大时，不及时处理就无法继续生产，必须立即处理。如果在支架顶粱上方冒顶，待停止后，在支架前方打探板后再往顶粱上打木垛来处理。打木垛前，先在支架顶粱上打临时支柱支撑顶板， 保证打木垛人员的平安，去除浮矸、浮煤后就可打木垛，木垛要紧贴顶板，使顶板得到支撑，如下列图3。   如果直接顶沿煤帮冒落，而且冒落区矸石沿煤帮继续下流，用探板支护有困难时，那么可采用打撞楔的方法处理，木楔的前端要削尖，长度要一样。打撞楔前，先在冒顶处架设倾斜棚子，把木楔放在棚梁上，其尖端指向顶板冒落处的煤帮，末端垫一方木块，用大锤打入冒顶处，用岩石托住，使其不再继续冒落。移液压支架时，使支架前梁托住倾斜棚梁，即可撤去棚腿。保证有2架～3架支架同时托住，便移架，如下列图4。 5  结论 总之，综采放顶煤工作面的生产中，影响综机设备效能发挥的主要因素是顶板条件。通过对综采放顶煤工作面顶板复合型的研究支护和施工工艺控制，制定工作面顶板防治措施，加强对顶板的管理，通过现场人员的共同努力，就能有效地控制好顶板，从而能够保证工作面平安生产，实现高产高效。 参考文献 [1] 徐永圻．采矿学．中国矿业大学出版社，2022   [2] 杨孟达．煤矿地质学．煤炭工业出版社，2022 [3] 戴绍城．高产高效综合机械化采煤技术与装备．煤炭工业出版社，1997