文/許景存

（作者系開(kāi)灤能源化工股份有限公司呂家坨礦業(yè)分公司經(jīng)理）

開(kāi)灤礦區(qū)煤層地質(zhì)賦存條件非常復(fù)雜，生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)頂板的支護(hù)及管理都有相當(dāng)高的技術(shù)要求，尤其是受斷層等地質(zhì)條件影響，稍有不慎就會(huì)產(chǎn)生非常嚴(yán)重的冒頂事故。開(kāi)灤集團(tuán)呂家坨礦在6572工作面過(guò)斷層過(guò)程中，通過(guò)頂板控制、技術(shù)管理，預(yù)防了冒頂事故的發(fā)生，完成了6572工作面的回采工作。

一、概況

1.工作面概況

6572工作面為-950五采區(qū)第一個(gè)工作面，位于-950五采軌道石門(mén)西側(cè)，南鄰呂錢(qián)井田邊界，6572東側(cè)120米處的6571工作面正在掘進(jìn)中，其下伏煤層均無(wú)其他采掘工程，工作面傾向長(zhǎng)度182m，走向長(zhǎng)度506.9m。7煤層為復(fù)雜結(jié)構(gòu)厚煤層，本工作面范圍內(nèi)七煤層局部含一層夾石，深黑色，玻璃光澤，以暗煤為主，條帶狀或?qū)訝顦?gòu)造，硬度較大，煤層厚度在2.7～5.2m之間變化，煤厚由東向西逐漸增厚，平均煤厚3.7m，平均傾角 14°。7S-1～7S-2 煤層的間距變化較大，皮帶巷的間距在0.5～1.5m之間變化，間距較小時(shí)7S-2煤層的直接頂板也是7S-1煤層的直接底板，其巖性為深灰色粉砂巖，水平層理，泥質(zhì)膠結(jié)，較破碎，含植物碎屑，軌道巷7S-1～7S-2煤層的間距在2.0～5.4m之間變化，其間距由東向西逐漸增大。

2.工作面頂板概況

根據(jù)6572工作面煤層頂板（地質(zhì)說(shuō)明書(shū)提供和掘進(jìn)實(shí)際揭露），結(jié)合呂家坨礦6373、6572工作面頂板情況分析和礦壓觀測(cè)資料，可以確定為復(fù)合型頂板，容易冒落。直接頂初次垮落步距為5～9m，直接頂為Ⅱ類(lèi)中等穩(wěn)定頂板，老頂為Ⅱ級(jí)有周期來(lái)壓頂板，直接頂為粉砂巖，厚度為1.3m，老頂為細(xì)砂巖，厚度2.0m。

3.工作面斷層概況

6572工作面在回采期間共遇到21條斷層，其中落差在1.5m以上的斷層有8條，基本貫穿工作面的斷層有3條，在回采初期，切眼處揭露3條斷層，在回采過(guò)程中，在皮帶巷P31點(diǎn)位置遇到斷層組，共有三條斷層在此處交匯。

二、回采技術(shù)工藝

工作面裝備MGTY-710型雙滾筒采煤機(jī)一臺(tái)，安裝ZY8000-22/48液壓支架 124組、ZY6400-21/45液壓支架4組、ZY6400-17/35液壓支架4組支護(hù)頂板。采煤機(jī)進(jìn)刀方式為端頭斜切進(jìn)刀，雙向割煤，往返一次進(jìn)兩刀。工作面支護(hù)采用及時(shí)支護(hù)方式，采取順序追機(jī)移架方式，并保證移架速度與割煤速度基本保持一致，勞動(dòng)組織形式為“三八”工作制，兩班生產(chǎn)一班準(zhǔn)備，采用走向長(zhǎng)壁后退式綜合機(jī)械化采煤法，全部垮落法處理采空區(qū)。

三、工作面的頂板管理

1.合理的支架選型

（1）ZY8000-22/48 液 壓 支 架技術(shù)特征

①ZY8000-22/48型液壓支架為整體頂梁結(jié)構(gòu)，在整體頂梁的前方配有可旋轉(zhuǎn)180°的護(hù)幫板可有效的加大護(hù)頂面積。

②ZY8000-22/48型液壓支架采用本組移架的方式進(jìn)行拉移，并在升柱的過(guò)程中抬腳頂子能夠自動(dòng)收回，同時(shí)在頂溜的過(guò)程中推移千斤頂有自鎖功能從而減少了繁瑣的勞動(dòng)工序。

③ZY8000-22/48型液壓支架在每組支架的架箱內(nèi)配有反沖洗過(guò)濾器可隨時(shí)對(duì)本組支架進(jìn)行反沖洗，從而減少了因乳化液內(nèi)雜物對(duì)支架管路堵塞而造成的生產(chǎn)事故，同時(shí)也能夠延長(zhǎng)支架內(nèi)各種液壓缸的使用壽命。

④ZY8000-22/48型液壓支架在本組支架的架箱內(nèi)配有一個(gè)多通塊連接主進(jìn)液、主回液和靜壓水，同時(shí)此支架使本組操作減少了支架間和支架內(nèi)膠管的數(shù)量和長(zhǎng)度，經(jīng)濟(jì)效益得到了很大程度的改善。

⑤ZY8000-22/48型液壓支架推移千金頂行程為900mm，可有效的控制面溜在水平方向的彎曲度。

（2）ZY8000－22/48 型 液 壓 支架在采煤工作面的優(yōu)越性

①支護(hù)強(qiáng)度大。ZY8000－22/48型液壓支架工作阻力可達(dá)到8000kN，所以有較大的支護(hù)強(qiáng)度，尤其對(duì)周期來(lái)壓顯現(xiàn)明顯或因采動(dòng)影響壓力較大的工作面來(lái)說(shuō)效果顯著。

②控頂效果好。由于ZY8000－22/48型液壓支架最小控頂距為3995mm，最大控頂距為4795mm且護(hù)幫板長(zhǎng)度為1.1m并能夠旋轉(zhuǎn)180°打平，所以控頂面積非常大，使用起來(lái)也非常靈活。

③減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。由于6572工作面受地質(zhì)構(gòu)造的影響斷層數(shù)量比較多，受斷層影響6572工作面在初采階段頂板及其不穩(wěn)定，常出現(xiàn)因頂板破碎需提前采用人工做超前的情況，這時(shí)護(hù)幫板就起到一定的作用。在做超前挑板的過(guò)程中，由于護(hù)幫板能夠旋轉(zhuǎn)180°，可先將板放置在護(hù)幫板上然后將護(hù)幫板伸開(kāi)將板挑上之后補(bǔ)打點(diǎn)柱，這樣就減輕了以往人工抬板的勞動(dòng)強(qiáng)度。

④安全系數(shù)高。ZY8000－22/48型液壓支架和普通支架不同之處在于此支架采用本組支架操作，各種液壓缸的管路走向都是在本組支架內(nèi)，不存在因兩組錯(cuò)茬時(shí)擠壞液壓缸管路的現(xiàn)象，這在很大程度上避免了液壓管路抽人現(xiàn)象，提高了安全系數(shù)。

2.技術(shù)超前謀劃，制定可行性方案

（1）頂板觀測(cè)，掌握周期來(lái)壓步距，采取有效措施控制頂板

①技術(shù)人員在工作面上下出口100m范圍建立十字測(cè)點(diǎn)，每天測(cè)量頂板下沉量及兩幫移進(jìn)量，并進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)形成曲線圖，通過(guò)數(shù)據(jù)變化范圍及曲線圖變化的平緩程度進(jìn)而可以判斷出周期來(lái)壓步距。

②每天準(zhǔn)備班盯崗人員對(duì)采面大柱壓力表進(jìn)行抽查觀測(cè)，每5組支架抽測(cè)1組，然后上井后將數(shù)據(jù)填寫(xiě)在統(tǒng)計(jì)表上，技術(shù)人員通過(guò)統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)可以判斷出周期來(lái)壓的步距。

③通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)機(jī)組割煤時(shí)煤壁軟硬程度及采面大柱安全閥卸載數(shù)量也可進(jìn)行周期來(lái)的初步判斷。

④通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的分析結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，可以判斷出采面周期來(lái)壓步距，在周期來(lái)壓前，采取有效措施防止因壓力大造成的冒頂事故。主要措施有：

一是加強(qiáng)采面頂板支護(hù)管理，嚴(yán)格把關(guān)。在回采過(guò)程中采面支架必須全部達(dá)到初撐力要求，支架前梁及頂梁必須與頂板平面接觸，絕對(duì)不能出現(xiàn)點(diǎn)接觸現(xiàn)象，尤其是支架前梁必須挑住頂板，不能懸空，斷面距要嚴(yán)格控制在規(guī)定范圍之內(nèi)，并要求盯崗人員和班長(zhǎng)要負(fù)起責(zé)任，班末驗(yàn)收過(guò)程中對(duì)頂板的支護(hù)情況格外注意，否則嚴(yán)肅考核。

二是靈活掌握回采工藝流程及機(jī)組走刀方式。機(jī)組在頂板破碎易發(fā)生冒頂?shù)攸c(diǎn)割煤時(shí)盡量采取從下往上走底刀、從上往下走掃頂?shù)姆绞?，入刀位置盡量放在頂板不好、煤壁片幫上部頂板完整、煤壁較硬地點(diǎn)，無(wú)特殊情況時(shí)必須溜子頂直、機(jī)組全部入刀煤壁。煤壁松軟和片幫地點(diǎn)，首先要超前移架，及時(shí)伸前梁和護(hù)幫板，機(jī)組走底刀。

（2）提前制定有效方案，順利通過(guò)地質(zhì)構(gòu)造帶

6572工作面在回采到P31點(diǎn)位置時(shí)采面遇到斷層組，共有三條斷層在采面下角交匯，為了能夠順利通過(guò)，技術(shù)人員超前謀劃，制定了一系列有效的技術(shù)方案：

①由于三條斷層在采面下角交匯，考慮到當(dāng)采面達(dá)到此處時(shí)采面下角的頂板勢(shì)必難以控制，很容易發(fā)生冒頂事故，所以在揭露之前50m，采取在斷層交匯點(diǎn)處提前向里做超前的方式揭露此斷層組，一方面能夠提前了解此處頂板的破碎程度及煤層層位，為下一步工作提供參考；另一方面提前對(duì)此處的頂板進(jìn)行有效的支護(hù)，防止采面回采到此處時(shí)下角頂板不好控制。

②當(dāng)采面距此處所做的超前2.0m時(shí)，采取在采面?zhèn)茸龀芭c此處超前做通，防止機(jī)組割煤時(shí)煤壁突然片幫發(fā)生冒頂事故。

③提前在采面鋪網(wǎng)，網(wǎng)隨著斷層往上走逐漸往上延網(wǎng)，網(wǎng)不能滯后于斷層面，必須超前斷層面8～10組支架。

④技術(shù)人員每天盯生產(chǎn)班，掌握好層位，尤其是斷層附近不許托頂煤回采，以免發(fā)生冒頂事故。

（3）加強(qiáng)日常液壓系統(tǒng)及支架完好的管理，為有效支護(hù)頂板提供保證

液壓系統(tǒng)及支架的完好程度直接影響著采面頂板的有效支護(hù)。加強(qiáng)液壓系統(tǒng)及支架的完好采取如下措施：

①無(wú)論是生產(chǎn)班還是準(zhǔn)備班，杜絕“跑冒滴漏”現(xiàn)象的存在。

②在生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題當(dāng)班能夠處理的必須處理，如不能處理的及時(shí)匯報(bào)區(qū)值班室，每段架子工上井后必須填寫(xiě)液壓系統(tǒng)管理臺(tái)賬，把班中發(fā)現(xiàn)的未能處理的問(wèn)題寫(xiě)入臺(tái)賬，準(zhǔn)備班支架檢修人員可根據(jù)臺(tái)賬做到心中有數(shù)。

③在平時(shí)要備齊各種管路及備件，不能出現(xiàn)物件短缺情況。

3.工作面預(yù)防冒頂預(yù)案

（1）超前提供地質(zhì)依據(jù)，了解工作面地質(zhì)情況

①地測(cè)科要在每個(gè)掘進(jìn)工作面交安裝以前，提交給回采室一份根據(jù)切眼、兩巷等實(shí)掘巷道素描修訂的地質(zhì)說(shuō)明書(shū)，并負(fù)責(zé)掘進(jìn)向回采移交地質(zhì)情況，回采室和綜采隊(duì)要依據(jù)此說(shuō)明書(shū)修改安裝需使用的設(shè)備、回采工藝。

②地測(cè)科每周至少提交1份各綜采工作面素描圖，并在每周三回采技術(shù)例會(huì)上分析各工作面地質(zhì)條件。綜采工作面條件復(fù)雜、變化大時(shí)要每天去現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)地質(zhì)情況，并提供新的綜采工作面素描圖。

③地測(cè)科要在綜采工作面過(guò)老巷、石門(mén)、鉆窩（內(nèi)有丟失鉆桿）、斷層等以前50米發(fā)地質(zhì)預(yù)報(bào)分析。對(duì)于落差較大斷層（H≥1m），地測(cè)科要根據(jù)物探、鉆探等資料，準(zhǔn)確掌握斷層情況，根據(jù)需要做出多個(gè)過(guò)斷層預(yù)想剖面，為確定過(guò)斷層方案提供依據(jù)。

（2）超前排查和分析頂板問(wèn)題

①綜采隊(duì)進(jìn)入每個(gè)工作面初采或收尾以前，由回采副總牽頭組織地測(cè)科、礦壓組、綜采隊(duì)、設(shè)備科共同分析切眼煤層賦存和頂?shù)装鍡l件、支護(hù)形式以及礦壓情況，形成初采或收尾方案，綜采隊(duì)要根據(jù)初采或收尾方案制定初采或收尾安全技術(shù)措施，其中初采或收尾方案對(duì)于采面、上下出口頂板管理要有明確要求，保證初采頂板及時(shí)垮落和收尾期間出口和采面安全。

②每周三由回采室牽頭組織綜采隊(duì)、地測(cè)科、設(shè)備科參加的技術(shù)例會(huì)，重點(diǎn)分析地質(zhì)條件變化和過(guò)斷層構(gòu)造、過(guò)老巷等情況，提前制定技術(shù)方案，各綜采隊(duì)要根據(jù)已確定的技術(shù)方案制定有針對(duì)性的安全技術(shù)措施，并貫徹實(shí)施。

（3）預(yù)防冒頂事故的具體措施

①煤壁松軟、片幫地點(diǎn)所采取的措施：

一是片幫在1m以內(nèi)、長(zhǎng)度達(dá)到2組支架及以上，但頂板較完整時(shí)，采用支架上方挑板、打液沖錨桿控制片幫等方法。

二是片幫在1m以上、長(zhǎng)度達(dá)到2組支架及以上，但頂板較完整時(shí)，采用支架上方挑板、煤幫打幫柱、打液沖錨桿控制片幫等方法。

②斷層等地質(zhì)構(gòu)造地點(diǎn)，頂板破碎、煤層裂隙發(fā)育采取的措施：

一是如果煤壁不片幫或者片幫小于0.5m，則只采取鋪網(wǎng)或先鋪網(wǎng)后帶板、挑板的方式控制頂板。

二是如果煤壁片幫，則根據(jù)片幫的具體情況采取不同的預(yù)防措施綜合應(yīng)用來(lái)控制頂板，如鋪網(wǎng)配合帶板、挑板、打幫柱措施；鋪網(wǎng)配合打液沖錨桿措施；煤體固化措施；人工做超前措施等。

三是頂板破碎，但煤壁完整，片幫不嚴(yán)重（小于500mm）時(shí)，采取鋪設(shè)金屬網(wǎng)假頂辦法控制頂板，必要時(shí)挑板。

四是頂板破碎、煤壁松軟、片幫嚴(yán)重，采取煤體固化、上頂鋪設(shè)金屬網(wǎng)方法控制頂板。

四、總結(jié)

經(jīng)過(guò)不懈努力，順利完成了6572工作面的回采工作。本文通過(guò)對(duì)復(fù)雜地質(zhì)條件下的工作面過(guò)斷層、頂板控制、技術(shù)管理、支架選型等進(jìn)行介紹，結(jié)合生產(chǎn)過(guò)程中遇到的問(wèn)題及解決方案，對(duì)復(fù)雜地質(zhì)條件下的工作面過(guò)斷層、頂板控制、事故預(yù)防提供了參考依據(jù)。