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[摘 要]针对中国平煤神马集团平煤股份五矿深部开采的复合破碎顶板综采工作面煤层赋存情况及煤层顶底板岩性特征，特别是五矿己组煤层分层开采，同时并根据综采工作面破碎复合顶板的特性，详细分析研究了综采工作面复合破碎顶板管理工艺的特点，合理优化顶板管理工艺、采取综合的管理措施，逐步摸索出了工作面复合、破碎顶板管理有效途径，为回采工作的安全进行奠定了坚实基础
[关键词] 复合破碎顶板 综采工作面 顶板管理工艺
中图分类号：TD327.22 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）06-0537-01
1 概况
1.1 工作面概况及地质条件
该工作面为己二扩大采区西翼第一区段，南部为井田边界，距九矿采空区最短距离为50米，西部为采区边界，东到轨道下山，中部为已回采的己17-22240采面，采面上部己17-22221采面已回采。采面走向长度800m，倾斜长度150m，煤层平均厚度2.8m，煤层平均倾角19°。
该工作面地质构造极为复杂，采面机巷、风巷、切眼煤层不稳定，倾角大达45°，回风与机巷里段因逆断层影响，导致煤层重叠，出现两层煤落差30m，且厚度极不稳定，呈鸡窝煤段和薄煤线结构，最厚煤层大于7米，最薄地段有0.2米，根据掘进情况看，机风两巷共遇5条断层，其中最大断层落差8-30米，由回风向机巷方向发展，采面属于下分层回采，人工假在形成过程中没有得到充实的绣结，在回采过程中，顶板抗弯能力低，容易离层，在生产过程中缺乏对复合顶板的有效控制，则会引起综采工作面支架前冒顶事故，从而对综采工作面安全高产高效造成严重限制。
2 复合破碎顶板管理关键
2.1 保证支护强度
根据对采煤工作面的实践生产，在对于保证工作面的支护强度显得尤为重要。对液压支架的初撑力和工作阻力进行实时监测，并对监测结果进行分析判断，采取针对性措施，确保支护强度满足安全生产需求，确保工作面煤壁不出现片帮、掉顶、顶板离层等。
2.2 及时支护
除了保证整个工作面支护强度以外，及时支护也同样重要。在保证整个工作面不缺支护的情况下，推移运输机后及时支护也是保证工作面顶板完整的关键之一，否则，也会出现工作面煤壁不出现片帮、掉顶、顶板离层、顶板漏顶等。
2.3 超前支护
在采用正常的作业工序后，不能及时维护顶板，在采煤机没有进行割煤前，先将液压支架超前一个作业部距进行拉移，使液压支架提前对顶板进行维护，减少顶板暴露时间，提高支护强度。
2.4 带压擦顶移架方式作业
在支架拉移过程中，使支架在不卸载的情况下，稍降立柱，减少顶板下沉量，从而快速进行移架，从而减少工作面顶板下沉的情况和因移架造成顶板破坏。
2.5 采取铺金属网护顶
采面铺双层网，沿走向搭接不少于200mm，沿倾向搭接不少于300mm，铺双网时均对半搭接。铺网扎接点双排布置，间距200mm，成三角形布置。铺网时要求由上而下且顺茬搭接，使用双股扎丝，隔孔扎接，将扎接点拧紧扎平。
3 复合破碎顶板管理技术
工作面在会采过程中，煤层倾角影响，顶板将产生向采空区方向的沿层面的分力，在此沿层面的分力的作用下，顶板悬臂岩层将向采空区方向移动，顶板极易出现裂隙和加剧破碎，冒落的顶板矸石，涌向采空区，并将沿顶端推向采空区。同理，煤壁的水平位移量也会增大，导致煤壁片帮，煤壁侧无支护距离（面积）增大，更加促使近煤壁处顶板的下沉及破碎，使顶板维护条件恶化，在顶板管理过程中，必须确保液压支架仰角小于7°、支架垂直顶底板、支架不能出现倒架、咬架、错差架、支架不能出现下扎。
调整采面伪倾斜，使支架与工作面夹角变小，从而减少采面顶板大范围的揭露，降低顶板破碎地段揭露时间，防止应力集中，造成漏顶事故。采用调采工作面下部的方法降低工作面仰采角度，调采比例为 1：3，即机头进 1 刀，机尾进 3刀。工艺流程为：采煤机下端头斜切进刀一移输送机一顺序移架一割煤一顺序移输送机一顺序移架—返刀下行。
复合破碎顶板在过當采面遇地质构造、老空区等，顶板破碎，应力集中期间，严重制约采面正规循环作业和威胁安全生产。因此复合破碎顶板影响的因素关键，由于受构造影响，顶板发育不够完整，同时受构造裂隙的影响，在构造段，造成应力叠加集中，导致煤壁被压坏，失去支撑顶板的作用，从而造成煤壁片帮、顶板掉顶、顶板离层、最后形成大面积漏顶。增加了施工难度和强度，为安全生产带来极大隐患，为了确保安全高效生产，复合破碎顶板过地质构造在顶板控制中，起到至关重要的作用，因此在破碎复合顶板过断层使采取方法的合理与否是控制顶板的前提先决条件。
在破碎复合顶板过地质构造顶板控制主要采取的方法，防止顶板漏顶、防止煤壁片帮、防止支架扭斜不正、防止支架的工作阻力和初撑力达不到要求和施工人员的操作不当等原因引起顶板事故。
防止煤壁片帮采取的措施，煤壁片帮使顶板失去了重力方向的支撑力，造成压力前移，应力集中，导致顶板断裂，最后形成顶板漏顶。严格控制采高，采面支架非割煤期间，全部打开护帮板，护紧煤壁，沿煤壁打设背帮单体柱 ，其间横放半圆木，拉超前支架，采面支架在非移煤壁区输送机时均处于前置支护状态，确保伸出支架前探梁端面距不大于0.2m；断层影响区域超前放炮护顶使用直径大于180mm圆木作梁，DZ-25型单体液压支柱作腿扶梯形棚控制顶板。
防止顶板漏顶采取得措施，严禁超高回采，最高采高不得超过支架的最高支撑高度；采煤机司机割煤时，要经常观察顶板、煤壁情况，支架护帮板千斤顶的供油管上必须加一个高压截止阀，当护帮板操作完毕后及时关闭截止阀，截止阀要保持长闭状态，避免护帮板千斤顶自卸，防止片帮煤或顶板掉矸伤人；操作时，必须先伸一级护帮板，使一级护帮板千斤顶完全伸开后，再伸二级护帮板，严防误操作。同时，要注意移架距离，移架距离采煤机超过规定时，应停止割煤，待移架赶上后，再割煤；支架移够步距后，必须及时升起支架，初撑力达到要求；联网割煤、移架、推溜后，煤墙片帮深度超过0.6m，可拉超前架；已拉过超前架地段，煤壁片帮时，必须架设顺山梁配合走向挑梁支护，有效控制顶板，防止顶板煤体垮落造成突出事故；在周期来压期间，采面煤壁应采取打贴帮柱、背大板等防片帮措施；加强上、下三角煤处顶板管理，顶板破碎或片帮严重时，必须架设走向或倾向棚子等临时支护；采面出现抽顶，必须及时处理，顶板刹紧背实，防止空顶面积过大；移架要迅速，每次移架要一次拉到位，随即升紧，避免重复拉架，破坏顶板；顶板若随割随掉，应采取前滚筒割顶煤后，即进行移架及时护顶，但割煤与移架不得平行作业；顶板破碎时，实行带压擦顶移架。移架时尽可能停止其它用液，保证拉架力和拉架速度；凡进入本采面的所有人员均时刻注意煤壁情况，防止片帮伤人；人员需进入煤壁侧作业时，必须采取打贴帮柱等可靠的防片帮措施，同时，作业前，要看好退路，作业时要指派专人观山，采煤机、运输机必须停电闭锁；料场要备有足够的刹帮背顶材料。并有足量完好的单体支柱备用。
防止支架不正扭斜和支护强度措施，及时调整工作面的伪倾斜，确保运输机搭接合理，是支架的推移装置与运输机保持平直的状态和支架的仰俯角复合规定，达到工作面三平一直。同时要加强支架检修，使支架杜绝出现跑、冒、滴、漏现象，提高支护强度，根据支架受力情况，进行二次注液，最终使支架能够有效的支护顶板。
通过对复合破碎顶板综采工作面在回采中顶板控制技术的研究与探索，取得了复合破碎顶板在工作面回采过程中的控制，确保了工作面安全高效生产，同时在生产过程中杜绝了顶板事故。
参考文献
[1] 徐永圻。采矿学[M]。徐州：中国矿业大学出版社，2003.
[2] 张铁岗。矿井瓦斯综合治理技术。煤炭工业出版社，2003.
[关键词] 复合破碎顶板 综采工作面 顶板管理工艺
中图分类号：TD327.22 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）06-0537-01
1 概况
1.1 工作面概况及地质条件
该工作面为己二扩大采区西翼第一区段，南部为井田边界，距九矿采空区最短距离为50米，西部为采区边界，东到轨道下山，中部为已回采的己17-22240采面，采面上部己17-22221采面已回采。采面走向长度800m，倾斜长度150m，煤层平均厚度2.8m，煤层平均倾角19°。
该工作面地质构造极为复杂，采面机巷、风巷、切眼煤层不稳定，倾角大达45°，回风与机巷里段因逆断层影响，导致煤层重叠，出现两层煤落差30m，且厚度极不稳定，呈鸡窝煤段和薄煤线结构，最厚煤层大于7米，最薄地段有0.2米，根据掘进情况看，机风两巷共遇5条断层，其中最大断层落差8-30米，由回风向机巷方向发展，采面属于下分层回采，人工假在形成过程中没有得到充实的绣结，在回采过程中，顶板抗弯能力低，容易离层，在生产过程中缺乏对复合顶板的有效控制，则会引起综采工作面支架前冒顶事故，从而对综采工作面安全高产高效造成严重限制。
2 复合破碎顶板管理关键
2.1 保证支护强度
根据对采煤工作面的实践生产，在对于保证工作面的支护强度显得尤为重要。对液压支架的初撑力和工作阻力进行实时监测，并对监测结果进行分析判断，采取针对性措施，确保支护强度满足安全生产需求，确保工作面煤壁不出现片帮、掉顶、顶板离层等。
2.2 及时支护
除了保证整个工作面支护强度以外，及时支护也同样重要。在保证整个工作面不缺支护的情况下，推移运输机后及时支护也是保证工作面顶板完整的关键之一，否则，也会出现工作面煤壁不出现片帮、掉顶、顶板离层、顶板漏顶等。
2.3 超前支护
在采用正常的作业工序后，不能及时维护顶板，在采煤机没有进行割煤前，先将液压支架超前一个作业部距进行拉移，使液压支架提前对顶板进行维护，减少顶板暴露时间，提高支护强度。
2.4 带压擦顶移架方式作业
在支架拉移过程中，使支架在不卸载的情况下，稍降立柱，减少顶板下沉量，从而快速进行移架，从而减少工作面顶板下沉的情况和因移架造成顶板破坏。
2.5 采取铺金属网护顶
采面铺双层网，沿走向搭接不少于200mm，沿倾向搭接不少于300mm，铺双网时均对半搭接。铺网扎接点双排布置，间距200mm，成三角形布置。铺网时要求由上而下且顺茬搭接，使用双股扎丝，隔孔扎接，将扎接点拧紧扎平。
3 复合破碎顶板管理技术
工作面在会采过程中，煤层倾角影响，顶板将产生向采空区方向的沿层面的分力，在此沿层面的分力的作用下，顶板悬臂岩层将向采空区方向移动，顶板极易出现裂隙和加剧破碎，冒落的顶板矸石，涌向采空区，并将沿顶端推向采空区。同理，煤壁的水平位移量也会增大，导致煤壁片帮，煤壁侧无支护距离（面积）增大，更加促使近煤壁处顶板的下沉及破碎，使顶板维护条件恶化，在顶板管理过程中，必须确保液压支架仰角小于7°、支架垂直顶底板、支架不能出现倒架、咬架、错差架、支架不能出现下扎。
调整采面伪倾斜，使支架与工作面夹角变小，从而减少采面顶板大范围的揭露，降低顶板破碎地段揭露时间，防止应力集中，造成漏顶事故。采用调采工作面下部的方法降低工作面仰采角度，调采比例为 1：3，即机头进 1 刀，机尾进 3刀。工艺流程为：采煤机下端头斜切进刀一移输送机一顺序移架一割煤一顺序移输送机一顺序移架—返刀下行。
复合破碎顶板在过當采面遇地质构造、老空区等，顶板破碎，应力集中期间，严重制约采面正规循环作业和威胁安全生产。因此复合破碎顶板影响的因素关键，由于受构造影响，顶板发育不够完整，同时受构造裂隙的影响，在构造段，造成应力叠加集中，导致煤壁被压坏，失去支撑顶板的作用，从而造成煤壁片帮、顶板掉顶、顶板离层、最后形成大面积漏顶。增加了施工难度和强度，为安全生产带来极大隐患，为了确保安全高效生产，复合破碎顶板过地质构造在顶板控制中，起到至关重要的作用，因此在破碎复合顶板过断层使采取方法的合理与否是控制顶板的前提先决条件。
在破碎复合顶板过地质构造顶板控制主要采取的方法，防止顶板漏顶、防止煤壁片帮、防止支架扭斜不正、防止支架的工作阻力和初撑力达不到要求和施工人员的操作不当等原因引起顶板事故。
防止煤壁片帮采取的措施，煤壁片帮使顶板失去了重力方向的支撑力，造成压力前移，应力集中，导致顶板断裂，最后形成顶板漏顶。严格控制采高，采面支架非割煤期间，全部打开护帮板，护紧煤壁，沿煤壁打设背帮单体柱 ，其间横放半圆木，拉超前支架，采面支架在非移煤壁区输送机时均处于前置支护状态，确保伸出支架前探梁端面距不大于0.2m；断层影响区域超前放炮护顶使用直径大于180mm圆木作梁，DZ-25型单体液压支柱作腿扶梯形棚控制顶板。
防止顶板漏顶采取得措施，严禁超高回采，最高采高不得超过支架的最高支撑高度；采煤机司机割煤时，要经常观察顶板、煤壁情况，支架护帮板千斤顶的供油管上必须加一个高压截止阀，当护帮板操作完毕后及时关闭截止阀，截止阀要保持长闭状态，避免护帮板千斤顶自卸，防止片帮煤或顶板掉矸伤人；操作时，必须先伸一级护帮板，使一级护帮板千斤顶完全伸开后，再伸二级护帮板，严防误操作。同时，要注意移架距离，移架距离采煤机超过规定时，应停止割煤，待移架赶上后，再割煤；支架移够步距后，必须及时升起支架，初撑力达到要求；联网割煤、移架、推溜后，煤墙片帮深度超过0.6m，可拉超前架；已拉过超前架地段，煤壁片帮时，必须架设顺山梁配合走向挑梁支护，有效控制顶板，防止顶板煤体垮落造成突出事故；在周期来压期间，采面煤壁应采取打贴帮柱、背大板等防片帮措施；加强上、下三角煤处顶板管理，顶板破碎或片帮严重时，必须架设走向或倾向棚子等临时支护；采面出现抽顶，必须及时处理，顶板刹紧背实，防止空顶面积过大；移架要迅速，每次移架要一次拉到位，随即升紧，避免重复拉架，破坏顶板；顶板若随割随掉，应采取前滚筒割顶煤后，即进行移架及时护顶，但割煤与移架不得平行作业；顶板破碎时，实行带压擦顶移架。移架时尽可能停止其它用液，保证拉架力和拉架速度；凡进入本采面的所有人员均时刻注意煤壁情况，防止片帮伤人；人员需进入煤壁侧作业时，必须采取打贴帮柱等可靠的防片帮措施，同时，作业前，要看好退路，作业时要指派专人观山，采煤机、运输机必须停电闭锁；料场要备有足够的刹帮背顶材料。并有足量完好的单体支柱备用。
防止支架不正扭斜和支护强度措施，及时调整工作面的伪倾斜，确保运输机搭接合理，是支架的推移装置与运输机保持平直的状态和支架的仰俯角复合规定，达到工作面三平一直。同时要加强支架检修，使支架杜绝出现跑、冒、滴、漏现象，提高支护强度，根据支架受力情况，进行二次注液，最终使支架能够有效的支护顶板。
通过对复合破碎顶板综采工作面在回采中顶板控制技术的研究与探索，取得了复合破碎顶板在工作面回采过程中的控制，确保了工作面安全高效生产，同时在生产过程中杜绝了顶板事故。
参考文献
[1] 徐永圻。采矿学[M]。徐州：中国矿业大学出版社，2003.
[2] 张铁岗。矿井瓦斯综合治理技术。煤炭工业出版社，2003.