綜采工作面破碎頂板控制
棗莊礦業集團公司田陳煤礦 魏振全 劉孝棟
摘要：采煤工作面破碎頂板端面冒頂是影響安全及生產效率的重要原因，該文分析其內外因素，采取相應措施，加強頂板控制，降低冒頂事故，實現安全、高產、高效。
關鍵詞：破碎頂板 控制 推進速度 初撐力
田陳煤礦位于滕南煤田中部，主采3煤，采掘機械化率100％，目前實際生產能力1．8Mt/ a。綜采工作面主要布置在3下煤層，3下煤層頂板為泥巖或砂泥巖，易破碎，穩定性差，綜采工作面頂板控制的關鍵是端面頂板的維護與控制，因為端面頂板基本屬無支護區，是工作面頂板控制的最薄弱環節．找出控制方法．對安全生產有重大意義。
I端面冒頂的因素
1.1地質因素
煤與圍巖的強度、節理、裂隙、斷層、褶曲等地質構造是影響頂板穩定與否的內因；通常煤、巖層強度低，層理、裂隙發育，斷層構造帶是造成頂板巖層破碎易冒的重要因素。隨工作面開采，煤層與圍巖相對穩定的力學結構遭到破壞，頂板巖層應力通過煤層釋放給底板巖層，若煤層強度低、易碎，順板巖層應力無法或完全釋放到底板巖層，從而導致頂板破碎。巖層的層理、裂隙是決定巖體強度的重要特征，層理、裂隙越發育，巖性越弱，強度越低，頂板巖層也越易冒落。斷層、褶曲等地質構造帶易造成頂板破碎、易冒，構造帶與工作面夾角越小，揭露破碎帶越寬，對工作面產生冒頂的影響也越大，斷層落差越大；附近漲性構造裂隙越發達，巖性越松軟，冒頂可能性也越大。
1.2 端面距
若冒落程度用冒落范圍占工作面總長的百分比表示，端面距越大，冒落程度隨之增加（如圖I）。但有的工作面梁端距近為零，仍發生不少冒頂，這說明端面距不是影響頂板冒落的唯一因素，它受諸多因素影響。
1.3毛工作面推進速度
頂板冒落程度與工作面推進速度有直接關系，工作面推進速度增加，工作面支護速度也加快，減少了煤與圍巖的變行，減少了工作面冒頂。田陳煤礦綜采工作面1994－1995年平均日推進2m，端面頂板極難控制，冒頂事故經常發生，2001－2002年平均日推進達到6.2m，工作面冒頂事故基本杜絕。工作面推進速度越快冒落程度越小（如圖2）。
1．4支架初撐力
平均支護強度與冒落程度大致呈雙曲線關系（如圖3），且明顯變化區間在250一300kN/m2之間，低于此阻力端面冒落急劇增加，高于此阻力，對端面冒頂的影響不大，如把支架平均支護強度控制在250一300kN/m2，就會減少端面冒頂。要保證支架的支護強度首先要確定支架初撐力，但實測表明，支架初撐力合格率平均只有70%左右，其主要原因：
(1)支架供液時間短，多支架同時供液；(2)泵站壓力不足，閥及管路泄漏；(3)支架立柱、前梁千斤頂竄液；(4)支架上有浮煤、浮矸；(5)工作面底板松軟；(6)泵站流量小，主管路內徑細，供液不足。
1.5支護狀態
良好的支護狀態，會提高支架對頂板的控制能力，減少冒頂事故發生。由于采煤工藝不當，偽傾角掌握不好，造成運輸機上竄下滑，支架不再垂直工作面，支架間呈臺階錯茬，影響了支架支護狀態；有時支架各立柱升柱不平衡，造成頂梁歪斜，不能平行支護頂板，形成頂梁與頂板線接觸；有時出現歪架、咬架，調架不及時等，都會降低支架支護質量，導致頂板事故發生。
2破碎頂板的控制
2.1支架選型
煤層頂板不穩定，工作面盡量選擇前梁具有伸縮性能的支架，采煤機通過后立即前移支架，支護剛暴露頂板時，伸出伸縮梁，最大限度縮小端面距。若煤壁折幫，可在煤機割煤前拉架，將支架前梁移至煤幫，即超前支護，在破碎頂板管理中也極為有效。
2.2頂板鋪金屬網
破碎頂板在進人頂梁上方時已很破碎，且在頂梁上方形成厚度不等的浮矸層，移架時，浮矸從架間及端面漏下，也可造成端面冒頂擴大；鋪頂網能使破碎頂板形成一個整體，達到改善頂板之功效。頂網一般鋪雙層，這對頂板管理有以下好處：（1）防止架間、端面漏殲，改善頂梁與頂板的接觸狀態；（2）有利于提高平均支護強度及圍巖剛度；（3）有利于防止煤壁少片幫，減少片幫深度。
2.3帶壓擦頂移架
當采用正常操作程序降架移架，很難保持破碎頂板的完整性時，應采取帶壓擦頂移架。移架時，先啟動推拉千斤頂，再逐漸卸載，使梁與頂板保持一定的支撐阻力，帶壓前移。這樣頂板不會出現明顯松動，可有效控制頂板。
2.4安設初撐力保證閥
人工操作移架時，為提高移架速度，常因供液時間短，支架初撐力達不到額定初撐力。安設初撐力保證閥后，即使松開操作手把，支架仍可繼續增壓，直到達到額定初撐力后，才停止供液。
作者簡介：魏振全男，助理工程師，現任棗莊礦業集團公藥司田陳煤礦開拓科副科長，主要從事生產技術管理工作。
