某矿特殊地质条件下大采高综采放顶煤工作面顶板控制工艺研究

张 翼

(山西煤炭建设监理咨询有限公司， 山西 太原 030002)

1 前言

某矿某工作面所采煤层为9#煤层，9#煤层赋存于太原组中下部，上距5#煤层40.90～56.15m，平均距离50.63m。9#煤层赋存稳定，结构复杂，含一至二层夹矸，平均煤厚为11.8m，该工作面采用综采放顶煤走向长壁采煤法，煤层倾角为12°～36°，平均24°，为缓倾斜煤层。工作面基本顶为细粒砂岩，厚度6～9m，直接顶为泥质灰岩，厚度5～7m，属于中等易垮落顶板。该工作面机采高度为3.2m，割煤步距0.8m，放煤厚度8.6m，一采一放，采用单轮顺序放煤方式，采放比1∶2.69。

该综放工作面在掘进过程中共揭露断层9条，经钻探回采区域内可能揭露两条断层，共计11条断层，全部为正断层，最大的断层落差为30m，最小构造的断层落差为1m，工作面停采线以内主要受11条断层影响，其中F393、F396、F416、F409、F395、F隐1、F隐2七条断层会对回采造成较大影响，F413断层不在工作面圈定范围内且不导水。其余断层由于揭露落差较小，对回采影响不大，但在回采期间可能会出现隐伏构造对工作面回采造成一定影响。

根据钻孔资料及邻近工作面回采情况分析，工作面整体构造比较简单，煤层倾角总体变化较小，但可能受隐伏构造、埋深等其他因素造成工作面局部倾角变化较大，顶底板岩性变化较大。据分析，工作面无褶曲、冲刷、风氧化带等情况，但从相邻工作面回采情况看，预计回采期间工作面局部可能会揭露小型陷落柱，对回采造成一定影响。

2 工作面顶板控制

本工作面采用ZF12000/22/35型低位放顶煤液压支架，ZFG12000/24/35型过渡支架进行顶板支护。支架顶梁长度5.325m，端面距不超过400mm，移架、放煤步距0.8m，工作面最小控顶距5.725m，最大控顶距6.525m。

2.1 过断层期间的顶板控制

本工作面共揭露9条断层，其余断层未揭露构造，预计在回采中还将有小断层出现。结合工作面实际情况,预计断层处煤层节理发育，煤(岩)体破碎，极易造成工作面煤壁片帮和架前端面冒顶，因此必须加强过断层期间的顶板控制。

(1)工作面断层揭露高度在1.0m及1.0m以下时，采煤机司机掌握好采高，将采高控制在3～3.2m，以减少采煤机割岩量。

(2)根据过断层技术要求，必须将断层影响范围内的支架顶梁调整为同一水平，避免架间错差大、漏顶煤，扩大漏冒顶范围而影响顶板控制。

(3)断层影响范围内不放顶煤，距断层两侧各5个支架提前将后部输送机拉回，避免放顶煤时增大顶板的下沉量，而影响端面顶板的控制。

(4)过断层时，采煤机司机要采用低速通过，并及时调整层位，每刀调整50～80mm，并保证工作面坡度平缓过渡。

(5)顶板破碎时，采用带压擦顶移架方式，及时打出护帮板，确保顶、帮完好，支架移过后，要调整好支架平衡油缸，保证支架顶梁与顶板接实。

(6)过断层期间采取追机拉架的支护方式，并及时打出护帮板护帮。片帮严重时，及时超前移架或支设贴帮柱。

(7)断层处顶板不平时，必须采用道木、板梁等材料构顶，确保支架接顶严实、有力。

2.2 过特殊地质构造带期间的顶板控制

(1)端面距超规定时，应超前移架，片帮深度大超前拉架后，端面距仍超规定时，在机道内支设贴帮柱，防止端面冒顶[1]。

(2)正副巷超前支护过巷道超高构假顶区域及破碎区域时，单体柱及超前架初撑力不低于5MPa。

(3)巷道应力集中区域内易出现顶锚索、锚杆压断崩出，必须采用8#铁丝或菱形网与巷道顶网联接，对顶锚索、锚杆进行防崩出固定。

3 端头及两巷顶板控制

3.1 端头及两巷顶板控制方式

(1)上端头采用一架ZF12000/22/35型中间架支护，初撑力24MPa。

(2)下端头采用端头架型号为ZFT25000/23/45支架进行支护，支护最低高度2.3m，最高高度4.5m。顶梁长度12.5m，宽度3.5m，初撑力24MPa。

(3)正巷超前巷：采用4组8架ZQL4500/22/43型超前架,支架宽度4.175m，中心距2.5m；支护总长27m，初撑力24MPa。

(4)副巷超前巷：采用DW42- 250/110X型单体柱配合3.6mπ梁“一梁三柱”垂直巷道支设，排距0.8m，支护长度30m，初撑力11.5MPa。

3.2 工作面上下端头及两巷补强支护工艺

(1)工作面上端头最后一架距煤柱帮空顶宽度超0.5m时，采用“一梁三柱”加强支护，π梁距煤柱帮悬顶间距每超500mm，增设一架π梁支护，π梁间距500mm，前移步距1 600mm，单体柱距梁端0.2m,π梁长3.6m；单体柱必须悬挂防倒链、穿柱鞋。超前支护单体柱与支架间的区域与上端头支护方式相同。若切巷变长，在顶板条件较好时，对上端头进行加架。

(2)工作面下端头1#过渡架与2#端头架间隙宽度达0.5m时，采用“一梁三柱”维护空顶区域，间隙宽度超0.5m后，超宽区域支护与上端头支护工艺相同，必须确保转载过桥处安全出口畅通[2]。

3.3 生产过程中工作面上下端头出现的情况

在实际生产过程中，受输送机上窜下滑影响，工作面上下端头及超前巷往往会出现以下三方面的问题：

(1)输送机上窜，支架向上移动，下端头空顶面积加大，端头架距煤柱帮宽度超过800mm时，采用单体柱配合1mπ梁进行支护，柱距1.5m。

(2)输送机下滑，支架向下移动，上端头空顶面积加大，当空顶宽度超过500mm时，需要进行补强支护[3]。

(3)两巷超前受采动影响，会出现网包，生产过程中会造成顶板漏煤、局部冒落等现象，需要进行处理。

4 结语

本文介绍了工作面在过断层期间、过特殊地质构造带时等特殊地质条件下的顶板控制工艺，同时介绍了端头及两巷顶板的控制方式及补强支护工艺，为综采放顶煤工作面的顶板控制提供了借鉴意义。