采煤工作面破碎顶板控制技术探究

采煤工作面破碎顶板控制技术探究

闫占州

山西乡宁焦煤集团燕家河煤业有限公司，山西省临汾市 042100

摘要：当前在社会经济飞速发展的背景下，人们对于煤矿资源的需求量越来越大，推动了采煤产业的发展。一般采煤作业在开展的过程中，容易受到地质构造的影响，发生严重的顶板破碎情况，增加了安全事故发生的概率。为此，为了确保采煤工作安全高质量开展，本文主要针对采煤工作面破碎顶板控制技术进行了简单分析，希望能够为相关工作者提供参考。

关键词：采煤工作面；破碎顶板控制技术；应用分析

引言：煤炭开采过程中经常面临着复杂易变的地质环境，在开采活动以及外界因素的影响下容易发生顶板破碎情况。再加上最近几年煤炭开采的深度和面积越来越大，顶板破碎现象频繁发生，严重的影响了煤炭开采作业的正常开展。为此，需要采取相关的技术和措施加强对破碎顶板的控制力度，为采煤作业的开展营造安全的环境，促进煤矿生产活动有序开展。

一、采煤工作面采用的铺顶网与铁锚板破碎顶板控制技术

如果综采工作面顶板发生了不同程度的破碎情况，就会对顶板的完整性产生影响。为了维持顶板的整体性，可以在支架顶梁位置设置相关的金属网。不过需要对金属网的规格以及网格距进行严格把控。一般会采用网格距为5cm×5cm，规格为80cm×1000cm的金属网[1]。为了确保金属网在使用过程中具有较强的弹性和较高的硬度，需要对铺顶网的材质进行严格把控，以免支架受支架顶网的影响。如果综采工作面区域整体情况比较好，在金属网铺设过程中可以采用单网模式。如果工作面顶板破碎比较严重而且区域受力比较大，在金属网铺设过程中可以采用双网模式，这样可以提高金属网的强度，以免发生顶板冒落问题，降低了撕网现象发生的概率。

铁锚杆控制技术在应用的过程中需要全面准确的分析综采工作面煤壁片帮形成的过程，通常片帮的形式有三种。即 ：面向自由面方式滑落的片帮、进刀方向冒落的片帮、受到挤压煤壁产生裂缝向外移动滚落下来的片帮。无论是哪种形式的片帮，如果其产生运动矢量现象都会在一定程度上影响自由面，让自由面的煤体出现向下的现象、或者自由面的煤体出现水平向外的现象。此时需要采取相关的措施对其产生的位移活动进行有效控制，以免其出现严重的向下位移和向外位移，让切顶线的位置发生一定的转变和移动，促进其由原来的煤壁位置逐渐移动到采空区位置，最后再慢慢的向支架顶梁的后端位置进行移动，这样可以实现对工作面漏顶问题以及侧片帮问题的有效控制。在改善和解决以上问题的过程中，也需要对采煤机作业的实际情况进行充分考虑，在破碎煤体的支护中对木锚杆超前支护进行科学合理应用，改变以往被动支护的局面，达到主动支护的效果，充分发挥铁锚杆控制技术应用作用。

二、采煤工作面采用的注浆加固破碎顶板控制技术

注浆加固控制技术在应用的过程中主要是在煤层的裂缝以及顶板围岩的裂缝中填充相关的化学浆液，以此来维护煤层的整体性和围岩的整体性，达到对围岩承受能力以及稳定性提升和优化的目的，确保巷道应力平衡。它主要适用于两种破碎顶板区域，一是回采作业中加固支护工作面，二是回踩作业中断层的上下端头。在应用过程中首先，需要合理选择化学浆液的材料，一般会采用雷波因化学材料，因为它具有较强的机械性特征和粘合性特征，在缝隙中注入这种材料可以很快让低粘度混合物在缝隙中发生膨胀现象，达到对缝隙进行密封加固的作用。其次，需要合理设置注浆孔位置。一般会选择采煤工作面的破碎带煤区域或者端头的巷帮区域。注浆孔的深度一般设置为四米，注浆孔的直径一般设置为三厘米，注浆孔要与顶板之间保持半米的距离，并且要保持有20度的仰角[2]。最后，严格把控注射浆液的顺序。为了确保注浆控制技术的应用效果，避免穿浆现象的发生，需要提前开展间隔打眼操作。严格把控每个孔的注浆量，一般保持在200千克。根据实际情况对注浆量进行准确调整。控制好注浆的终止压力，确保其保持的3~5兆帕之间。

三、采煤工作面采用的挑顺山梁与架走向梁破碎顶板控制技术

在采煤机割煤作业结束之后，卸载支架之后可能新煤层会发生冒落现象。为此可以通过对挑顺山梁控制技术的应用及时顺利的移出顶梁完整处的支架。在移出支架之前需要在平行工作面位置支护木梁，木梁的数量为1~2根，木梁的长度保持3~4米，木梁的直径为18公分。然后在移出顶板破碎位置的支架，这样可以在一定程度上对顶板的完整性和整体性起到一定的维护作用。架走向量控制技术在应用的过程中，首先需要通过开挖作业的开展在煤壁顶端区域挖出梁窝，然后在煤壁支架的梁窝上搭建走向梁。如果开挖梁窝对煤壁产生了不利影响，或者煤壁发生了片帮问题，可以在煤壁的旁边支设临时贴帮柱。

四、采煤工作面采用的架走向棚破碎顶板控制技术

当工作面的顶板发生破碎情况时就代表发生了大范围的冒落现象。此时，想要维护顶板的整体性和完整性，在支护过程中不适合采用挑顺山梁的控制技术。因为此时的采煤工作面顶板的实际情况也不满足顺山梁的放置条件。为此，需要根据实际情况综合考虑对破碎顶板控制技术进行科学合理的选择和应用，一般架走向棚控制技术的应用概率比较高。此控制技术在应用的过程中可以结合具体的需求采用一梁二柱的走向棚技术，也可以采用一梁三柱的走向棚技术，无论采用的是哪一个控制技术都需要在相邻的支架间开展超前支护作业，随后还需要根据实际情况在走向棚下架设一架顺山抬棚支护或者两架顺山抬棚支护，这样可以充分发挥走向梁的保护作用和顺山梁的保护作用，促进支架缓慢向前移动。通过综合分析综采工作面回采作业的过程可以看出顶板不具备良好稳定的完整性。如果顶板的完整性比较优越可以对之前提出的顶板破碎控制技术进行科学合理的选用。如果工作面的顶板发生了裸露情况需要采取相关的措施加强支护，实现对顶板的有效控制，以免其发生严重破碎现象。如果工作面的顶板出现了复合型的破碎情况，并且具备较低的胶结程度，一旦顶板发生裸露情况就会在一定程度上引发了岩石出现流动现象。针对此类现象即使采用了相关的控制技术也很难达到预期的支付控制效果，这就在一定程度上增加了冒落事故发生的概率，对于综采工作面的安全性以及生产活动的正常开展产生了严重的威胁

[3]。因此，通过对破碎顶板控制支护技术的科学合理应用对改善以上问题最为有效合理。尤其是固结良好的顶板位置适合采用以上控制技术和管理方式。而对于严重破碎的顶板区域，需要通过对注浆固化顶板支护技术的应用实现对破碎顶板的有效控制。期间需要根据实际情况合理调整移架工艺，在割煤作业开展之前需要根据实际情况提前预留好输送机设备与支护之间的截深距离。在割煤作业结束之后，需要移架支护顶板，并且移架作业需要一次性有效的完成。如果工作面出现了严重的顶板破碎情况，或者存在有严重的煤壁片帮情况，可以对超前移架工艺进行科学合理的应用，不过移架的超前支护需要在割煤作业开展之前完成。

结语：综上所述，当前在采煤工作面回采作业开展的不同时期以及不同区域都可以通过对破碎顶板控制技术的科学合理应用，进一步优化破碎顶板的稳定性以及破碎顶板的完整性。不过在具体应用过程中需要对各控制技术的应用要点进行准确把握，并根据实际情况进行不断优化和提升，确保工作面开采作业高质量的开展，提升采煤企业的经济效益。

参考文献：

[1]张骏立.综采工作面顶板破碎机理及控制技术[J].山西化工,2021,41(4):104-105+108.
[2]杨三涛.综采工作面端面破碎顶板控制技术的应用[J].机械管理开发,2021,36(10):168-169.
[3]石毅.煤矿回采工作面破碎顶板控制技术要点探究[J].中文科技期刊数据库（引文版）工程技术,2021(6):0210-0210.