新立煤矿93#层复合顶板回采工作面顶板管理

93^#层煤层顶底柱状图

　　四四二采煤队自1994年8月份至1997年一直开采93^#层煤，由于开采时必须将93^#层顶板及92^#层煤留住，属于托伪的开采，该队在回采93^#层时，曾多次发生局部冒顶，现对工作面开采情况和冒顶原因进行介绍与分析。

1　回采五片93^#层时的工作面概况

　　四四二队在采五片93^#层时：工作面长度220～280 m，平均240 m，采煤方法为走向长壁后退式，采用MDY-150机组落煤，SGW-150刮板输送机运煤，顶板管理为全部垮落法，工作面支护为单体液压支柱，铁顶帽，最小控顶距为3.0 m，最大控顶距为3.6 m，柱排距为0.75×0.6 m，正规支护为四排五柱。支护密度为1.45根/m²，上下巷20m采用双排超前支护，采后为沿空留巷，巷旁码石墙，采用木棚支护。

2　顶板压力分析

工作面正规支护断面图

　　根据现场实际观察，该层在初采5～8 m时，直接顶开始垮落，冒高超1～1.5 m，长大于1/2工作面长度，所以直接顶放顶步距L＜8 m，此层顶板为不稳定顶板，基本顶在工作面采至30～40 m时初次来压，(k_m为直接顶与采高的比值)，即0.3＜k_m≤3～5，而L=30～40 m，可见基本顶来压显现较为明显。
　　综上分析，此层煤顶板为不稳定顶板。

3　工作面发生局部冒顶的主要原因

3.1　基本顶初次来压和周期来压
　　当工作面基本顶初次来压或周期来压时，随着顶板压力增大，使几层很薄的直接顶变得破碎，如果支护密度或支护强度不足时，随着顶板下沉量的增加，就会发生局部冒顶。

3.2　遇破碎带
　　在工作面回采时，经常遇到条带破碎带，顶板出现较多的构造，随着机组落煤，空顶面积增大，溜道上部的空顶区域也随之冒落。

3.3　93^#层与92^#层煤间跨距突然变小
　　93^#层92^#层煤之间的层间距变化没规律，时常变得很薄，因此顶板很难留住，有时两层煤局部重叠，使煤层变得很厚，如不及时更换高支柱也会造成局部冒顶。

3.4　工作面推进速度慢
　　由于工作面较长，或者有时因其它原因使生产受影响，使工作面的循环数减少，推进速度慢，顶板空顶时间较长，矿压显现明显，顶板下沉量随之增加，使顶板变得破碎，造成冒顶。

3.5　悬顶面积大
　　当工作面控顶面积或软帮顶板悬顶面积较大时，会造成顶压力增大，导致直接顶破碎，造成冒顶。

3.6　其它原因
　　除以上几种主要原因外，还有其它原因。如工作面支护质量不好，空顶作业。顶帽顶梁不合格，初撑力不足，倒柱不补，遇特殊情况不采取针对性措施，遇鸡窝顶使顶板层理和节理发育等也会发生局部冒顶。
　　通过对以上局部冒顶原因的分析，回采93^#层煤时，必须采取对复合顶板管理的有效措施，经一年多的生产实践，对新立煤矿93^#层复合顶板回采工作面顶板主要应加强以下几方面的管理：
　　在技术上，应尽量缩短工作面长度，在采区设计和巷道布置时，应保证工作面不宜过长，以便在回采时加快循环速度，缩短工作面循环时间，减少顶板下沉量，从而使 工作面的矿压显现小，有利于维护顶板。
　　在落煤方式上，应采用机组落煤，尽量避免炮采，这样能减小对顶板的震动和破坏，便于维护顶板，要注意机采时，避免割顶，以保证顶板完整性。
　　加强顶板支护，在基本顶初次来压和周期来压期间，必须增加工作面的支护强度和支护密度，支柱的初撑力必须满足要求，遇破碎带必须增加工作面的支护密度，采用超前支护，前探梁探至煤壁，探梁避免点接触，必要时用大木帽刹实，如条件允许尽量采用金属铰接顶梁挂上前探梁超前支护，破碎严重时可采用人工假顶，用笆皮或挂金属网等。当92^#层与93^#层煤层间距离变小，直接顶变薄或二层煤重叠时，必须及时更换高支柱。
　　加强板管理首先缩短空顶时间，因空顶时间与顶板下沉量成正比函数关系，所以减少空顶时间能减少顶板下沉量，有利于顶板支护，在生产中，机组牵引速度和支护要协调以保证尽量缩短空顶时间。
　　缩小空顶距离和悬顶面积，根据矿压显现证明，工作面顶板的下沉量与采高和控顶距成正比。
　　即：S_L=η×M×L
　　S_L——顶板下沉量
　　η——下沉量系数
　　M——采高
　　L——控顶距
　　这样，缩小控顶距能减少顶板下沉量。另外，机组在交接班时应完成整循环，使机组停在工作面下头，使工作面缩小到最小控顶距。当软帮悬顶面积超过规定时，要及时放顶，以减少顶板压力。

4　其它措施

　　(1)当工作面顶板局部破碎严重时，若用以上办法不能维护时，可采用留煤柱，重新在破碎附近掘开切眼布置工作面，将破碎带躲开；
　　(2)严格按规作业，杜绝空顶作业，倒柱、失效柱及时补上，遇顶板变化必须通知技术部门，采取针对性措施；
　　(3)加强支护质量，有破损顶梁，不合格顶帽要及时更换。

5　结　论

　　新立煤矿93^#层复合顶板在回采过程中，工程技术员、管理人员多次到现场观察、分析、研究，采取了许多可行的技术措施和管理办法。使该层顶板得到了有效的控制，局部冒顶的次数大大减少，为矿井安全生产和提高经济效益创造了有利条件。也为新立煤矿开采93^#层煤和对复合顶板管理积累了许多宝贵经验。

作者单位：七台河精煤集团公司，七台河 154600