顶板支护技术研究

顶板支护技术研究

李贞江

山东能源新矿集团内蒙能源长城三矿内蒙古鄂尔多斯017000

摘要：本文结合1904S工作面开采经验，分析了综采工作面顶板冒落时支护技术。综采工作面顶板发生变化(顶板破碎、过断层、过老巷、褶曲，漏顶)期间顶板支护十分重要,通过对1904S采煤工作面开采期间的下巷顶板存在的方式及危害分析,总结了顶板发生变化时的支护经验、方法,寻求综采采煤工作面顶板破碎、过断层、过老巷、褶曲、漏顶等地质构造带时期的安全技术。

关键词：工作面；顶板；安全；技术

长城三矿1904S工作面受地质条件影响，下巷顶板冒落长度平均长400米，冒落平均高度5米，给工作面正常推采带来困难，如何对顶板支护技术已成为必须研究的课题。在推采过程中积累了部分支护经验，现加以总结。

工作面采用走向长壁后退式采煤法，一次采全高，全部垮落法管理顶板。选用综合机械化采煤，采用MG650/1710-WD无链电牵引双滚筒采煤机割煤、装煤。

1、顶板状况分析

煤层结构较复杂，直接顶为深灰色，质较纯，坚硬，含蜓科化石，少量裂隙发育，被方解石充填，含1～3层夹矸，夹矸总厚度0.05-0.73m，平均0.26m，其中上距煤层顶板1.2m左右的中砂岩夹矸赋存较稳定，全区发育，其它两层不连续，厚度在0.1m～0.2m之间。直接底为灰白色，细粒结构，块状构造，厚度1.95m～4.65ｍ，较硬。

2、煤层变化特征

煤层平均有益厚度3.94m，平均采高4.2m。工作面内煤层倾角在13°～16°，平均14.5°，煤层产状变化较大。1904S回采工作面下巷推进至P18点时受高冒区影响，推采难度加大，从顶板变化情况总结，工作面有以下特征：

⑴工作面随推采顶板变的较为破碎，顶板局部出现凹凸状。

⑵受高冒区影响煤层松软，有明显挤压揉搓现象。

⑶随工作面推采顶板压力明显增加，支柱钻底、三用阀卸载阀开启。

⑷顶板下沉，工作面煤壁片帮，滑落，下平巷有崩断锚杆现象。

从它的这四个特征可以看出，必须提前重点加强高冒区段矿压观测提前预报及顶板支护。

3．高冒区段顶板一般支护

高冒区段顶板的主要特点就是冒落高达5米左右，如得不到及时支护易发生漏顶事故，为了防止顶板发生漏跨型灾害，必须在超高段冒落发生以前就要妥善地控制住顶板，使其不形成薄弱环节或者在发生局部漏顶以后及时加以封堵，加强顶板支护强度，防止漏顶的面积进一步扩大。针对下巷高冒区段顶板的特殊技术特征，结合我们开采的经验，对顶板支护技术作如下总结：

3.1减少顶板的空顶面积及空顶时间

顶板支护控制目标可以概括为6个字：超前、安全、经济。

工作面超前对高冒区段进行支护，现场测量冒顶区巷道高度，施工前自巷道底板以上4m两帮拉线，作为架设棚头时找平时使用。在需穿顶段巷道自底板以上4.0m处每隔1.0m量取巷道宽度，并以此宽度加工U型钢棚头，在距棚头两端15cm处钻眼，眼孔直径25mm，距棚头两端0.3m处底槽下端纵向焊接2个圆环链。在高冒区沿煤层走向布置U型钢棚，棚间距1.0m。棚头使用φ21.8*3650mm锚索吊挂，锚索以45°斜向上打在高冒区帮部，锚索规格为φ21.8*3650mm，锚索外露长度+700～+1000mm，每颗锚索使用3支MSZ2835型锚固剂锚固，锚入稳固基岩锚固端长度不得低于1000mm，对锚索锚固力每颗进行拉拔试验，每颗锚索锚固力不得低于200KN。锚索打设在冒顶区帮部，在棚头上方0.5m处打设。棚头两端使用锚索锁具与锚索固定，固定棚头时确保各棚头在同一平面。棚头上好后锚索锁具在涨拉油缸的固定下用大锤敲打锁具上方棚头将锁具锁紧，棚头固定好后方可解除手拉葫芦。各棚头之间两端用锚杆将每个棚头拉紧。在U型钢上方架设“#”字型木垛，木垛接至巷道顶板与巷道接顶，最下排方木与U型钢棚横向布置，确保方木两端伸出棚头距离一致。木垛高度垒设至巷道顶板，上下必须打设整齐，成一条直线，确保与顶板接顶严密，支撑有力，木垛之间用铁扒相互住，以防受压力影响后错位。（图1）

3.2合理的工作面顶板支护控制：

在工作面距高冒区100米时，以防受推采动力影响，需对高冒区再次进行加固，确保安全推采：在煤层顶板0.5m处按铅垂线60°打设一排锚索进行护帮，锚索间距1m。防止煤机割透下巷时，顶板漏冒。在正常顶板段，支设三排单体支柱配金属铰接顶梁，巷道上帮支设一排，皮带下帮支设一排，巷道下帮支设一排，单体支柱支设在U型钢下，并在单体支柱锚爪与U型钢间加木仨，防止支柱打滑，支柱拴全二级防倒绳。超前支护范围内，高度控制在3.5m以上，转载机距下帮人行道宽度不低于1.5m，保证超前支架段人行出口畅通，高冒区段高度小于4.2m时，采用超前支架支护，超前支架控制初撑力，并在超前支架顶梁上垫方木或半圆木增加支架顶梁与U型棚之间的摩擦力。高度大于4.2m时，将超前支架迁至正常顶板处，下端头采用沿走向套使π型钢加强支护，增加下端头的稳定性。π型钢与U型棚之间垫木板或旧皮带，防止打滑。超前支架迁出后，在超前支架顶梁上垫方木或半圆木，增加顶板接触面积，避免对顶板形成切割破坏。为保证高冒段转载机正常前移，在转载机头以外80m处，安装一台40T回柱绞车，辅助前移转载机，回柱绞车钢丝绳绳经不得低于30mm。并在转载机身备用两个推移油缸作为备用前移转载机用，当回柱绞车无法前移转载机时，采用油缸辅助前移。（图2）

3.3高标准的工程质量

高标准的工程质量是顶板管理的关键。首先必须保证支柱支撑力不低于90KN，其次掌握好支柱迎山角、柱排距、顶梁接顶等情况，如果支柱的初撑力小，由于高冒区顶板发生断裂，基本顶会在自重及上覆岩层的重量下发生滑移，而导致摧跨型冒顶事故，造成重大的人员及财产损失。提高支柱初撑力及支柱迎上支设质量，使支柱不仅能承受基本顶的重量，而且能够使基本顶紧贴上覆岩层，让其间的摩擦力足够阻止下位岩层下滑。

4、结论

通过对1904S工作面推采过程中对顶板的特点及运动机理规律进行分析，形成了一套可靠的支护措施，现已推采完毕5个高冒区（150m），使我矿在推采过程中顶板事故得到了有效控制，实现了安全生产，取得了较好的经济效益。

参考文献

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