复杂条件下综采工作面端头顶板管理探究
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摘 要：復杂条件下做好综采工作面端头顶板管理直接影响全矿各项工作。综采工作面受相关设备及地质条件等因素影响，生产期间应结合工作面的实际情况，合理制定相关的管理措施，使综采工作更具可靠性及安全性。本文将郑煤集团裴沟煤矿作为研究对象，探究在复杂的施工条件下，综采工作面端头顶板管理方法。
关键词：复杂;综采;端头;顶版管理
0 前言
通过对矿井采煤工作的布置情况进行了解可知大多数煤矿均采用走向长壁布置形式，受煤层地质条件及走向方位等因素影响，工作面走向在不同的区域中会出现夹角情况。为了能够有效处理该种情况，需要将一个新的切眼设计在出现夹角的巷道部位处，对工作面进行重新布置。控制采煤工艺，确保采煤工作面能够完成整体旋转。由于需要在极其复杂的地质条件下对工作面进行处理，应采用合理有效的处理方法，由于工作面会出现一次安装及一次撤除情况，进而增加了安装的难度，延长了工期，对矿井的总体产量造成了较大的影响。为了降低矿井的煤炭成本，需要对资源进行最大化的回收，确保材料人工成本能够得到大大的节约。
1 概况
裴沟煤矿作为郑煤集团中的骨干矿井，建成投产的时间为1966年3月，现阶段共有4个采区，由于开采的时间较为久远，4个采区均位于-110m水平以下位置。煤矿的综放工作面位于煤矿32强力运输下山东侧位置，北部位置与32011综放工作面采空区相邻，南部位置与32051综放工作面相邻，东部位置存在宋大铁路线保护煤柱，终采线与强力胶带下山之间的距离为324m，工作面的长为1295m，宽为144m，断面为15.1m2的36U型钢支护存在于工作面的两项位置处。随着矿井开采工作的不断加深，促使巷道中的压力不断增大，引发各类顶板支护问题的产生，以工作面端头顶板管理问题最为突出。工作面中的采煤方法为综采放顶煤一次采全高及伪倾斜走向长壁后退式采煤方法，在对采空区进行处理时主要是采用全部垮落法进行处理。将型号为ZFZ-3600/19/28DA的支架用于切巷中间位置处，将ZFG-4000/21/30P型综采液压支架放置在端头位置处，来此来完成支护工作。
为了提升工作面顶板的施工效果，提升顶板的完整度及平整度，避免出现掉顶及漏顶情况。同时为了能够满足回采的需要，应有效支护工作面两端头的顶板，以确保人员行走及空间通风的可靠性及安全性。工作面受“三软煤层”、复合型顶板及构造等因素影响，进而引发强烈顶板压力的出现，增加了正常生产管理工作的难度，现已出现较大的顶板压力，给正常生产管理工作的高效实施及开展造成了极大的影响，为了提升两端顶板管理效果及质量，应提出合理化的工作面顶板管理措施。
2 复杂条件下综采工作面端头顶板管理方法
2.1 精细化控制采煤工艺
在初期阶段，仅是在工作面上安装了127架ZZ4400型液压支架，30架ZY2800-09/20型液压支架，5节高档支护机尾，对工作面机头推采56m的同时，对调采机尾进行旋转。在前期阶段，需要对液压支架进行边回采边回撤，边回采边加液压支架需要在后期进行，最后改造机尾段缩面。应做好以下几方面内容：第一，在对工作面进行初采期间，将工作面运输机的机头作为圆心，调采机尾194m，工作面在对顶板进行维护时，主要是采用高档及综采混合支护方式来进行，包括19架液压支架，25套溜槽。第二，工作面的机头推采的长度为58m时，机尾的推采长度为235m，在对机尾进行继续调采时应以机头为圆心，当机尾调采工作面的不断延长，应配置19架岁随采随挺ZZ4400B-15/33型液压支架，21套溜槽。第三，工作面的机尾迪调采长度为374m时，工作面会随着推采而不断的缩短，需要14架ZZ4400B-15/33型液压支架，16套运输机。工作面总体的调采长度为523m，有52架挺缩支架，62套挺缩溜槽。在对工作面的长度进行计算时，技术员应根据每班的实际生产情况对工作面的长度进行计算，在对工作面的实时情况进行绘制时，应以现场实际测量结果为依据，以二维或三维CAD制图的形式反映出来，确保能够为生产工作的高效实施及开展提供可靠的建议，有效的避免了在不恰当时间进行缩支架及挺支架，为基层单位更好地开展生产工作提供技术上的保证[1]。
2.2 冲击地压管理
工作面周边受采动影响较小，受地质构造变化及煤层厚度变化影响，降低了冲击的危险度。煤厚急剧变化带及构造影响区总是冲击危险区域，冲击危险区的范围为工作面采动后超前20-40m。可将工作面划分为12个危险区，包括1个高危险区、4个中危险区、7个一般危险区。应做好以下两方面的管理工作：第一，预测预报：监测钻屑，对可能存在的危险区域进行判断。监测微振震，对微震的发生规律及时进行分析，对冲击的危险性及顶板来压进行预报。第二，综合治理：需要提前30天做好煤体预注水，以提升煤体软化效果及质量，防止煤体在遇到水膨胀后而出现脆性过高及应力叠加情况而对地压造成一定的冲击。放松动炮，确保能够将煤层地中的应力提前的释放出来，降低煤与瓦斯突出概率。在开展卸压钻孔工作期间，应以微震监测系统及煤粉监测结果为依据，一旦发现冲击危险，应采用局部卸压解危的形式来开展施工卸压钻孔工作[2]。
2.3 顶板管理
为了提升顶板管理效果及质量，应做好以下两方面工作：
第一，过联络巷顶板管理。当工作面出现2次过联络巷时，将会导致施工难度增大，对于一些处在断层区域的位置，在保证施工安全的前提下，应加固联络巷顶板，确保支架可安全及顺利通过。需要将复合支护应用于联络巷中，使用木板梁、锚索+单体配工字岗，结合现场顶板的实际情况有针对性的做好维护工作。复合支护应分段进行，应加强对特殊点进行支护管理，需要在联络巷的中间位置处打一排锚索，将锚索之间的间距控制在1.5m。将扶一棚一梁两柱木棚放置在顶板完整地段两根锚索之间。对于一些局部位置出现明显压力的地方，可放置单体支护，进而形成一梁三柱的形式。柔性支护及刚性支护共同构成了支护方式，其中，柔性支护可将顶板位移进行小范围的释放，刚性支护的应用使联络巷能够承受较强的抵挡顶板压力，以此来提升巷道的稳定性[3]。 第二，过断层及顶板破碎时的顶板管理。在对过断层顶板进行管理时，以破断层底板为主，对采高进行严格的控制，以降低割矸量。采煤机过后，需要对支护顶板进行立即移架，主要是采用擦顶移架方式。应严禁拖后断层处的运输机，断层处的液压支架在对煤进行拖顶时，应与前滚筒移架紧跟，避免顶煤出现掉落。一旦煤顶出现掉落而导致冒顶情况的产生，应做好装顶工作，并严格按照工作面装顶技术要求严格进行安装。当断层处的煤壁片帮超过规定时间时，应及时拉超前架。当截割较为困难时及岩石变硬之后，需要对动炮进行放松，不可强行进行截割。不可开展空顶作业，应严格按照先支后回收及敲帮问顶制度开展工作[4]。
2.4 回采期间工作面顶板管理
为了确保工作面的推进制度能够得到保证，应做好设备检修及加强开机率，移架应采用追机作业的方式来实现，一旦发现局部位置出现片帮掉顶等情况时，需要及時拉超前支架支护顶板，将泵站的压力控制在30MPa以上，工作面支架的撑力控制在额定值的80%，为了降低顶板对煤帮的压力应通过较高的初撑力来实现，以降低掉顶、片帮事故发生率。由于在对液压支架进行移动时难以保证其稳定性，应利用液压单体支柱及支架本身的调架千斤顶来完成对歪架的调整，确保工作面顶板能够与支架之间保持密切的接触，确保支架之间空隙的均匀性，煤壁能够与护帮板之间进行严密的接触。端头支架出现歪架是一种正常的现象，但是会对安全生产工作的实施及开展造成极大的影响，为了确保支架安装的安全性，需要将防倒千斤顶增设在端头支架处。另外，还需要对过断层期间顶板做好管理工作。工作面属于“三软”煤层，功率较大的机电设备通过断层主要是采用硬过法的形式来实现，应做好顶板管理工作。将工作面与断层面相距10m处的位置采高度控制在2.2m，将断层处的采高设置为1.8m以内，为了能够减少空顶时间，主要是采用快速擦顶移架的方式来实现，以保证顶板的完整性。一旦工作面中出现掉顶情况时，可适当多进刀，及时做好拉架支护工作[5]。
3 结论
综采工作面端头顶板管理作为确保煤炭企业各项管理工作高效运转的保证，有助于确保各项生产工作的安全进行。本文以郑煤集团裴沟煤矿为例，重点分析在复杂条件下综采工作面端头顶板管理方法，提出了合理化的管理措施。经过分析可知，积极改进相关的管理手段，增加顶板管理工作力度，有助于促进综采工作面顶板管理水平的提升，确保煤炭企业各项管理工作的高效开展。
参考文献：
[1]陈浩.浅议复杂构造条件下综采工作面顶板管理[J].建材与装饰，2019，（14）：226-227.
[2]王志营，王增，韩正展.深部复杂条件下综采工作面旋转调采及冲击地压与顶板管理[J].山东煤炭科技，2015，（04）：33-34.
[3]李恒瑞.采煤工作面端头两巷顶板管理探究[J].能源与节能，2016，（04）：66-67.
[4]白喆.放顶煤工作面端头顶板控制分析[J].能源与节能，2016，（02）：49-51.
[5]金桃，张科学，秦征远，等.综放工作面端头顶板稳定性分析及控制[J].煤炭技术，2015，34（11）：29-32.
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