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1礦井頂板安全

頂板事故對礦井安全生產(chǎn)危害極大，據(jù)事故統(tǒng)計，我國煤礦頂板事故占30～40％。大多數(shù)頂板事故又發(fā)生在回采工作面，約占75～85％，而回采工作面冒頂事故多發(fā)生在軟煤區(qū)，約占頂板總事故的60～70％。由此可以看出，回采工作面過軟煤區(qū)時，由于頂板較難控制，事故所占比例較大。當(dāng)回采工作面采高較大時，如果對頂板處理不及時，發(fā)生頂板事故概率會大大增加。為此，分析掌握大采高工作面過軟煤區(qū)頂板規(guī)律，研究有效防治措施，在一定程度上可以降低頂板事故的發(fā)生，保證安全生產(chǎn)。

2大采高工作面支護

大采高是大采高綜合機械化采煤方法的簡稱。大采高具有單位產(chǎn)量高、掘進率低、適用范圍廣、減少工作面搬家次數(shù)、成本相對較低等優(yōu)點，實現(xiàn)了較厚煤層一次采全高，提高了煤炭資源回收率。大采高一般采用“帶壓移架”及時支護，保持支架上方直接頂?shù)耐暾?，通過支架足夠的初撐力和工作阻力來承擔(dān)礦山壓力，盡量減輕煤壁承受礦壓，保持煤體穩(wěn)定，避免軟煤區(qū)片幫冒頂。優(yōu)選四柱支撐掩護式支架。

3過軟煤區(qū)的易發(fā)事故分析

（1）局部冒頂

回采破壞了頂板，再加上支柱的支撐力不足，導(dǎo)致頂板（直接頂及老頂）的緩慢下沉，當(dāng)頂板緩慢下沉到一定的下沉量，達到其斷裂條件時，頂板發(fā)生斷裂下沉，即造成工作面頂板的切頂現(xiàn)象，如果頂板沒有得到支護，頂板即自行冒落，形成了局部冒頂。

（2）煤壁片幫

工作面進行回采后，破壞了頂板的原始應(yīng)力，使頂板的壓力重新分布，采空區(qū)的頂板受到上下巷道煤體的支護及工作面煤壁的支護，采空區(qū)直接頂及老頂?shù)木徛鲁粒鲁恋捻敯逯亓涸诿罕?、支柱上，?dǎo)致煤壁被壓松軟，支柱下陷入底板，即形成了工作面煤壁的片幫等現(xiàn)象。

（3）臺階下沉

回采破壞了頂板，造成頂板應(yīng)力的重新分布，導(dǎo)致頂板（直接頂及老頂）的緩慢下沉，下沉的頂板重力壓在煤壁、上下兩巷的煤體上，如此時支柱的支撐力或強度達不到支護的要求，會造成頂板逐漸下沉而在煤壁與鉸接梁的交界線上折斷，導(dǎo)致了頂板形成臺階下沉。

（4）大面積冒頂

回采破壞了頂板，造成頂板應(yīng)力的重新分布，導(dǎo)致頂板（直接頂及老頂）的緩慢下沉，下沉的頂板重力壓在煤壁和支柱以及上下巷道的煤體上，導(dǎo)致煤壁被壓松軟而片幫，如此時支柱的支撐力嚴(yán)重達不到支護的要求，必然導(dǎo)致頂板的折斷失穩(wěn)或者旋轉(zhuǎn)，由于對頂板的支撐點及支撐力不平衡，如支拄打得不正規(guī)，勢必使支柱被壓歪斜或推倒，從而形成了頂板的大面積冒落。

4頂板管理措施

大采高工作面在“三軟煤層”、構(gòu)造多等復(fù)雜條件影響下，頂板壓力顯現(xiàn)強烈，給生產(chǎn)管理帶來很大的壓力，因此工作面頂板管理的基本要求是必須堅持跟頂回采，保持頂板平整完好，做到不漏頂、掉頂；工作面兩端頭頂板支護要安全可靠，保證足夠的通風(fēng)空間和行人安全，為回采創(chuàng)造良好的條件。

4．1回采工藝

（1）工藝流程

斜切進刀→打三角煤→割煤→移架→推溜→斜切進刀

（2）支護方式

采煤機割煤后，及時伸出支架的伸縮梁護住煤頂，護幫板護住煤幫，移架采用帶壓移架，少降快拉。當(dāng)移夠步距后要立即升架，并將護幫板打至煤壁。

4．2礦壓觀測及預(yù)測預(yù)報

大采高工作面安裝的液壓支架，要采用綜采液壓支架壓力儀測定液壓支架工作阻力，在整個工作面要布置至少5條測線，每條測線布置兩個測站，安裝不少于10塊壓力表，測出支架前后立柱的初撐力、工作阻力和末阻力等數(shù)據(jù)，掌握工作面頂板壓力大小、支架增阻狀況。在軌道順槽和運輸順槽內(nèi)每隔3～5m用液壓式單體支柱測壓儀測定單體支柱的工作阻力。從而分析頂板初次來壓步距、周期來壓步距等工作面及兩巷礦壓顯現(xiàn)及其變化規(guī)律，科學(xué)合理地進行工作面及兩端頭的頂板管理。頂板事故大多數(shù)是在頂板壓力異常而作業(yè)人員又沒有意識到的情況下發(fā)生的。由于預(yù)測不及時，現(xiàn)場沒有采取針對性的措施加強管理，從而導(dǎo)致垮棚、冒頂事故。這種情況在礦井頂板事故中較為常見，因此必須提前進行頂板壓力的預(yù)測預(yù)報工作。一般在以下三種情況時頂板壓力顯現(xiàn)會出現(xiàn)異常：①工作面遇到斷層、褶曲等異常構(gòu)造時。②頂板巖性發(fā)生變化，由堅硬頂板變?yōu)槠扑轫敯?；或頂板有淋水時。③回采速度放慢，不能按正常循環(huán)回采時。

4．3過軟煤區(qū)回采期工作面頂板管理

4．3．1常用措施

①加強設(shè)備檢修，提高開機率，保證工作面推進度，確保工作面快速推進。②生產(chǎn)中采用追機作業(yè)方式，移架時帶壓移架，移架后及時用護幫板護幫，局部若有片幫掉頂現(xiàn)象，要及時拉超前支架支護頂板。③要求工作面支架初撐力達到額定工作阻力的80％，泵站壓力不得小于30MPa，以保證支架有較高的初撐力，減少頂板對軟煤區(qū)壓力，以便較好地控制住片幫、掉頂事故的發(fā)生。

4．3．2支架管理

采高（M）：采高與直接頂?shù)拿奥涓叨龋ㄖ苯禹數(shù)暮穸龋┏烧龋碒冒＝MKp－1式中：KP—巖石的碎脹系數(shù)，取決于直接頂?shù)膸r性和強度，一般KP＝1．25～1．5。不難看出，采高增加，直接頂?shù)拿奥涓叨仍龃螅Ъ茉凇敖o定載荷”工作狀態(tài)下，主要承擔(dān)直接頂?shù)膸r層重量，故采高增加，支架所受采場壓力也隨之增大。液壓支架在移動過程中的穩(wěn)定性較差，特別是在過軟煤區(qū)時，由于頂?shù)装鍡l件的不斷變化，支架很容易發(fā)生倒架，歪架。因此，生產(chǎn)過程中要嚴(yán)格控制工作面采向，對歪架及時采用支架本身的調(diào)架千斤頂和單體柱進行調(diào)整，使支架頂粱與工作面頂板接觸嚴(yán)密；支架間做到不擠不咬，相鄰支架間的錯茬合理，架間空隙均勻，前探梁升起，護幫板與煤壁接實，同時，要嚴(yán)格控制端面距；端頭支架在生產(chǎn)過程中易發(fā)生歪架現(xiàn)象，對端頭支架要增設(shè)防倒千斤頂，確保支架處于良好狀態(tài)。同時，在割煤后，要在距機組后滾筒4～6架及時進行拉架，操作方式為本架操作，順序追機拉架，拉架步距為0．6m，在拉排尾架時，必須由工作面?zhèn)纫来蜗驒C尾側(cè)拉架。

4．3．3軟煤區(qū)工作面標(biāo)準(zhǔn)化質(zhì)量管理

要嚴(yán)格按回采作業(yè)規(guī)程組織施工，采高控制在規(guī)定的范圍內(nèi)，以保持頂、底板平整。同時回采過程中工作面支架要帶線作業(yè)，做到煤壁、支架、前后溜子成直線；支架垂直前后溜子不歪斜。

4．4過軟煤區(qū)工作面端頭頂板管理

大采高工作面端頭煤壁三角處因受兩巷及工作面采動影響壓力大，在軟煤區(qū)更易發(fā)生片幫掉頂。為此，要在端頭煤壁三角處架設(shè)斜跨棚和順山棚，加強端頭頂板管理?？绻ぷ髅鏅C頭、機尾用工字鋼設(shè)雙排挑棚，一梁四柱，隨機頭、機尾交替邁步前移；上下隅角受錨、梁、網(wǎng)支護影響，收角后上下隅角不能及時充分冒落，超前工作面煤壁5m提前將錨索退錨，在上下隅角切頂線處用單體加補密集切頂點柱，用材料將上下隅角充填實。（1）進風(fēng)順槽端頭超前支架操作流程采煤機割透機頭煤幫后，往機尾方向返回30m→推前溜機頭→拉排頭架→拉后溜機頭→前移轉(zhuǎn)載機→拉靠近采面?zhèn)鹊亩祟^支架→拉靠近煤柱側(cè)的端頭支架→采煤機反向吃刀→往機尾方向割煤→推前溜→拉排頭架→拉后溜機頭→前移轉(zhuǎn)載機→拉靠近采面?zhèn)鹊亩祟^支架→拉靠近煤柱側(cè)的端頭支架。（2）回風(fēng)順槽端頭超前支架操作流程采煤機割到機尾距離超前支架插板約1．5m時，收2＃超前支護支架尾部插板→采煤機割透機尾煤幫后，往機頭方向返回約30m→推前溜機尾→拉排尾架→拉后溜機尾→前移2＃超前支架→采煤機吃刀→往機頭方向割煤→推前溜機尾→拉排尾架→拉后溜機尾→前移錨固架→拉1＃超前支架→拉2＃超前支架→前移錨固架→拉1＃超前支架。

4．5軟煤區(qū)過斷層時的頂板管理

日常生產(chǎn)中，過斷層一般采用硬過法。過斷層期間，工作面煤巖結(jié)合部的頂板管理非常重要，同時存在較大難度。除了要進行正常的頂板管理方式外，還要采取一些有針對性的措施。①控制采高，減少破頂范圍及破頂量。當(dāng)工作面距斷層面10m時，提前俯采或仰采逐步降低工作面采高，進入斷層帶時，采高控制在規(guī)定范圍以內(nèi)。剎底或飄車時每刀剎底或飄車量不超過100mm。②快速擦頂移架，減少空頂時間。推進速度與控頂時間成反比、加快推進速度，必然會縮短控頂時間。拉架時，先降后立柱，再同時降前立柱和移架，待支架移動后，立即將降柱手把扳回零位，使之擦頂移架。工作面頂板破碎段，拉架的錯茬距離不小于15m，以此保證頂板的整體性。③斷層影響范圍內(nèi)嚴(yán)格進行追機作業(yè)，只準(zhǔn)一茬拉架，其它茬不得拉架，以此保證移架時液壓系統(tǒng)的壓力，從而達到快速移架的要求。④對發(fā)生的頂板事故及時處理。當(dāng)工作面出現(xiàn)掉矸、掉頂現(xiàn)象，應(yīng)立即處理，防止事故擴大，同時，對片幫掉頂處可適當(dāng)多進刀，以便及時拉架支護。工作面若發(fā)生較為嚴(yán)重的冒頂事故，確實無法推進時，可采取架棚的方法管理煤壁和頂板。

4．6軟煤區(qū)工作面更換大件時的頂板管理

工作面更換部分大件，檢修人員有時需要在支架下煤壁附近作業(yè)，一方面要求作業(yè)人員具備較好的安全自保意識，在作業(yè)前認(rèn)真細(xì)致觀察軟煤區(qū)頂板及煤壁情況，不站在架間作業(yè)；另一方面需要采取一些相應(yīng)的措施加強軟煤區(qū)頂板、煤壁支護。①更換采煤機大件，應(yīng)將提前采煤機停放在頂板較為完好處，支架留出步距，使用半圓木對煤幫進行背幫處理，半圓木放在護幫板中間位置，使用支架護幫板將半圓木抵在煤幫，背嚴(yán)、背實。②更換支架頂粱、前探梁，需要降下支架，頂板出現(xiàn)較長時間的空頂現(xiàn)象，安全威脅大。采取的做法是在檢修支架的兩端支架上架圓木，提前一至兩個班開始上圓木，工作面每推進兩刀上一根，圓木合理搭接在兩側(cè)支架上，以保證對檢修支架上方頂板實現(xiàn)有效支護。

5結(jié)語

大采高綜采工作面由于煤層厚度增加，支架穩(wěn)定性降低，在軟煤區(qū)更容易發(fā)生倒架、歪斜，從而發(fā)生頂板事故，因此，加強支護顯得十分重要?；夭蛇^程中，技術(shù)措施完善可行是頂板管理的基礎(chǔ)，生產(chǎn)現(xiàn)場管理是搞好頂板管理的保證，職工安全意識是頂板管理的關(guān)鍵，這三個環(huán)節(jié)環(huán)環(huán)相扣，缺一不可。冒頂事故的發(fā)生是有條件的，也是有規(guī)律的，只要采用正確的手段對頂板實行監(jiān)測，掌握其規(guī)律，并提前采取針對性預(yù)防措施，合理、有效地強化頂板管理，將頂板管理建立在科學(xué)基礎(chǔ)上，絕大多數(shù)頂板事故是可以避免的。