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放顶煤工作面开采顶板控制措施研究

发表时间：2021/7/23 来源：《建筑科技》2021年8月中作者：邢飞

[导读] 从当前煤矿综放开采实践来看，整体的开采质量和效率相对于先前有了明显的提升，但是随着煤矿开采深度的不断增加，顶板控制难度也呈现出线性增加，特别是在地质构造较为复杂的地段，顶板稳定性控制难度非常大，如何高质量的控制顶板成为了制约深部综放开采的重要因素。

内蒙古准格尔旗特弘煤炭有限公司邢飞官板乌素煤矿

摘要：从当前煤矿综放开采实践来看，整体的开采质量和效率相对于先前有了明显的提升，但是随着煤矿开采深度的不断增加，顶板控制难度也呈现出线性增加，特别是在地质构造较为复杂的地段，顶板稳定性控制难度非常大，如何高质量的控制顶板成为了制约深部综放开采的重要因素。因此，对放顶煤工作面开采顶板控制措施进行分析有着较为重要的意义。
关键词：放顶煤工作面；开采；顶板控制；措施；研究
        引言
        煤矿采煤量的高低直接取决于采煤工艺，煤炭企业经过漫长的发展，可以采用的采煤工艺众多，但是最具优势、应用范围最广的应属放顶煤采煤工艺，此工艺不仅可以极大的提高采煤量，同时也能最大程度的保证采煤过程的安全性，降低施工成本，真正实现了采煤工作的健康发展。随着科技的不断进步，相关技术人员也要加大对放顶煤采煤工艺的深入研究，促进技术的不断改良与创新，实现技术优化升级，促进我国煤炭企业的健康稳定发展。
        1综放工作面回采过程中存在的主要问题
        从综放工作面回采情况来看，出现了相对较多的顶板事故，主要表现在两个方面。第一，煤壁周边出现了较为明显的冒顶。从现场勘察情况来看，在顶板原生裂隙直接顶中，有明显的相互交叉裂隙存在，部分位置有较多的游离岩块。选择使用爆破的方式或者在进行支架的移动时，顶板容易出现松动，甚至有很多地段出现了坍塌的问题。此外，由于综放开采中，涉及到的煤层较多，煤层抗压力也有着较大的差异，当外界应力超过了煤层的抗压力时，就会有冒顶事故发生。第二，由于煤矿所处的范围内有相对较多的断层，工作面在开采的过程中，也需要通过其中的几个断层，在通过这些断层的位置时，出现了较为明显的冒顶问题，特别是存在劈裂构造的断层，有着较多的“断层泥”存在，也有明显的“断层角砾”。特别是“断层泥”，在外界水理作用下，整体的强度会出现明显的下降，会明显的降低顶板岩层的抗压能力，增加了顶板出现冒顶事故的概率。
        2放顶煤工作面开采顶板控制措施研究
        2.1柱式采煤技术
        柱式采煤技术属于一种比较传统的煤炭开采技术，这一采煤技术又被细分为房柱式采煤技术与巷柱式采煤技术。其中主要是将煤柱当作重点支护设备，柱子间的距离保持在10~20m之间，在此基础之上再进行持续采掘，最终再利用爆破法来开展回采工作。比较来讲，这种方式比较简单，而且工作面的范围不大，能够促进多个工作面的共同运转，更好的提升煤炭生产效率、缩减资金的投放。在确定煤柱尺寸时，需要综合考虑地质情况、煤质和采掘深度等问题，如果煤柱尺寸太大，会给机械设备的运行和安置带来影响，进而增加了资金投放量。另外，在柱式采煤技术中利用爆破法开展回采工作，也会严重污染工作面中的环境，潜藏下巨大的安全风险。
        2.2放顶煤开采技术
        放顶煤开采技术和上述所讲的开采方式比较来讲，在经济收益上会更具优势，同时这种方式也有自身缺陷。比如，在具体运用期间存有采煤工作面围岩损坏的问题，导致溢出大量瓦斯气体，严重影响到开采工人的人身安全和采煤工作的顺利进行。这一采煤技术和过去的采煤技术相比，在技术的运用上具有一定的创新性。所以，在择取相关机械设施时必须综合实际情况进行，要不断借鉴和引进发达国家的先进技术。在布控采煤工作面期间，需要通过倾斜长臂的模式来开展采掘工作，以便从整体上提升机械设施的采掘成效。

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        2.3综采工艺
        由于煤炭的开采工作存在诸多风险和安全隐患，因此在择取和运用各种采煤技术的过程中，必须综合具体情况来进行。例如，常见的综合机械化采煤技术，在进行具体运用期间，持续运行是其最为显著的一大优点，在运用期间可以充分展现出机械化的特点。这个特点在采煤工作面的工序运用、生产作业等很多方面均获得了普遍运用，并且均具有良好的运用成效。不但可以有效提高煤炭生产的机械化程度，同时还可以推动采煤技术在实际运用中的收效得以充分提升。因此，和其他采煤技术比较来讲，综采技术在具体运用期间更具优势、能够收获更好的成效。
       2.4做好工作面内顶板控制
        首先，对工作面内支护本次采取追机移架的方式，一般情况下，滞后采煤机后滚筒4个左右架子时及时对顶板进行支护。在采煤机进行割煤时，先进行支架的移动，支架移动到位后，再移动刮板运输机。采煤机完成割煤，支架移动到位后，支架及时将伸缩梁伸出，及时进行顶板支护，这时护臂板也随之伸出，完成割煤工作。其次，各项顶板控制举措应该严格落实到位，对于液压支架的初撑力，技术人员应当将数值调整到额定阻力的4/5。支架与支架之间的距离应当控制在0.1m的范围内，更好提升支架支护的整体性。煤壁顶板与支架前梁端之间的垮落高度应当控制在0.3m的范围内。工作面在开采时，应严格做到“三直一平”，液压支架之间的偏差应控制在0.05m的范围内。通过上述参数的保证，对于提升支护质量有着明显的作用。
        2.5特殊情况下顶板管理
        首先，来压及停采前顶板管理措施。在来压之前，技术人员应当做好预防支护工作，确保工作面支架初撑力。其次，支架在支护升紧时，应当达到规定的初撑力，防治工作面出现周期来压时，给工作面产生强大冲击，而出现了支架被压死的情况。在停采之前，停采线的位置应当严格按照具体设计位置，在停采线15m的范围内，工作面两个巷道的顶板应当最大限度的控制完整。停采时，应当根据工作面开采情况，确定出周期来压的步距。在停采之前，对于两个巷道应当采取针对性的支护补强举措。此外，对于停采之前，在进行工作面的铺网时，应当采取针对性的铺网施工，精准确定出铺网的位置，从而更好提升支护的强度。其次，在顶板破碎的情况下，应当针对性的强化顶板管理。在遇到顶板破碎时，移架滞后采煤机前滚筒2个支架并擦顶带压移架，在架子移动之后，及时将伸缩梁伸出来，对于护帮板应当及时将顶板和机道等维护到位。特别是片帮位置相对较深，或者煤壁较为松软时，应当采取超前二次移架的方式对顶板进行针对性的强化支护。此外，这个过程中，采煤机前滚筒应当适当的降低，防止出现割顶煤的问题。
        2.6综合进行防尘处理
        要求采煤机必须安装相应的内外喷雾装置，在开采过程中同时进行喷雾作业，同时保证内喷雾水压高于2.0MPa，外喷雾水压高于4.0MPa。液压支架在移架或降柱过程中需要同时进行喷雾作业。在采煤工作面进风巷与回风巷，要结合巷道的实际长度至少设置两道用来净化的水幕，可在距离工作面50m距离处、60～180m处分别设置，实现对巷道的封闭全断面净化。
       结束语
        综上分析，虽然选择使用综放开采的方式，较好提升了煤炭资源开采的效率和质量，但是从当前煤炭资源开采情况来看，综放开采过程中的顶板控制问题也是制约综放开采使用的重要因素，但是从当前很多煤矿所开采的综放开采来看，顶板控制质量不高的问题仍旧相对突出，因此，这就需要煤矿企业充分认识到做好顶板质量控制的重要性，采取针对性的措施，全面提升顶板控制质量，更好保证顶板控制效果，推动综放开采高效率、高质量的推进。
参考文献
[1]璩世杰,吴星辉,胡学龙,秦宏楠,蒋晓琴.伪倾斜整体顶梁悬移支架放顶煤工艺应用研究[J].煤炭技术,2017,36(05):260-262.
[2]卓文.煤矿采煤工艺技术优化分析[J].中国石油和化工标准与质量,2019,39(20):239-240.
[3]侯红波.基于煤矿采煤技术的新工艺及方法研究[J].当代化工研究,2019(10):129-130.
中图分类号：TD 文献标识码：A