大采高综采工作面顶板控制技术应用

2022-09-11

引言

大量综采实践表明，在进行厚煤层的开采时，选择使用分层开采技术或者选择使用放顶煤开采，虽然能够取得较好的开采效果，但是整体投入较高、设备搬家相对较多、开采工艺较为复杂的问题突出。为了更好提升厚煤层综合开采的效果，推动煤炭企业生产的高质高效发展，选择使用大采高一次采全高的开采方式，对于提升厚煤层开采效果非常明显。但是在大采高过程中，影响该项技术的关键之一就是做好顶板控制。因此，对大采高综采工作面顶板控制技术应用进行分析有着较为重要的意义。

1. 大采高综采工作面初采期间顶板控制技术应用

在开采的初期，整个开采的基本顶的初次来压步距较大，如果整个顶板又相对较为坚硬，在顶板全部暴露后，若顶板不能将支架之后的空间充填完整，随着推进距离的不断加大，将会形成较大面积的悬顶问题，特别是在初次来压时，整个顶板悬漏的面积较大，会形成较大面积的跨落问题，不仅会导致大采高支架出现工作阻力瞬间增大的问题，也可能形成飓风伤人的安全事故。因此，在大采高开采的初期，应当选择使用超声孔爆破强制放顶技术，对顶板进行针对性的控制，有效推动大采高顶板基本稳定，加速其破断。

在具体施工时，整个爆破强制放顶技术的关键是对长短炮眼进行合理的搭配与布置，需要在其中增加加强眼，同时选择使用PVC管道进行装药。一般情况下，在进行炮眼的设计时，角度控制在30°，在具体安装时，设计采用长炮眼与短炮眼相互交叉的方式进行，形成一字型进行布置。每组内部设置炮眼数量为3个，间距控制在10m左右，所有炮眼水平投影均需要在同一条直线上，炮眼中心线距离开切眼中心线之间的距离控制在1m左右。

根据大采高综采工作面开采实际通常情况，在对顶板进行强制放顶时，需要增加加强眼，主要目的是为了提升放顶效果。特别是对于顶板较为坚硬完整性较好、厚度较大的顶板，需要在对上述炮眼布置完成的基础上，在每两组之间增加一个加强眼，对于提升顶板爆破效果非常有利。加强眼在布置时，其技术参数与上述炮眼布置类似，但需要将单孔转变为双孔，每个孔之间的距离为1m，通常情况下加强眼布置在开切眼的中部与两端。选择使用PVC管道进行装药，需要制作PVC管道。通常情况下选择直径在100mm左右的PVC管道，每段长度控制在2m左右。同时，在管道的一端用胶带将接头全部粘贴好，每个孔中进行装药时需要将所有PVC管道排成一条直线，然后将导爆索放入到其中，必须保留一定的外漏长度。之后安装好的导爆索按照顺序折叠并全部捆绑。通常情况下，PVC管造中装药的数量控制在3kg左右，装药系数控制在0.6左右，在将炸药装满之后，选择使用封口纸卷将PVC管道封住。

整个装药工艺在对顶板进行超声孔爆破强制放顶之后需要将各项顶板控制措施落实到位。工作面之前的煤体，选择使用喷漆的方式，将每次推进的距离全部标注出来，这对于更好预测顶板压力是非常关键的，在初次来压之前，整个大采高综采工作面的巷道内，悬挂标识牌的数量应控制较少，防止出现初次来压而导致的飓风，使整个牌板乱飞而伤到现场工作人员。在初次来压之前大采高综采工作面的联络巷道暂时不应施工密闭墙，主要目的是为了增加排散通道，有效降低工作面出现的飓风强度。在大采高综采工作面初次来压期间，按照规定，技术人员需佩戴头盔，同时，在具体操作时，还应当加强对支架的管理，保证顶板与底板的平整效果，确保支架处于良好工作状态，初撑压力需要超过25MPa。

2. 大采高综采工作面正常回采期间顶板控制技术应用

首先是对正常回采期间的中部区域悬顶问题全面做好处理。在大采高综采工作面进行具体回采过程中，如果顶板厚度较大，完整性也非常好，整体也非常坚硬。回采时支架之后的顶板一般情况下不会随着支架而冒落，导致支架后出现了悬顶面积非常大的情况，为了防止顶板出现突然间大面积垮落而形成飓风威胁到现场工作人员生命安全，需要针对性实施超声孔爆破强制放顶措施，有效处理大采高综采工作面中部区域悬顶问题。首先是进行打眼，在打眼时，使用刮板运输机将打眼用的机器运输到强制放顶的具体位置，将大采高支架降一台，在降下位置进行顶板打眼。然后是炮眼布置，每个位置打射一个炮眼，这就是单孔布置炮眼的方式，炮眼的直径一般情况下设置为90mm，具体长度在设置时，炮眼长度需根据支架之后的悬顶的实际距离进行设置，在炮眼布置时，角度设计为向上扬30°，与工作面之间的夹角为30°左右，炮眼方向一般涉及朝向踩空区后方，见图2所示。

其次是大采高综采工作面端头支架后三角区顶板控制。大采高综采工作面，在回采过程中两个端头支架后方形成的三角区域顶板，由于三角效应的存在，一般情况下是不能自行滑落的，特别是其中打设有锚杆、锚索，垮落的难度相对较大，但是随着这块三角区域选定面积的逐步增加，存在飓风安全隐患随之出现，这就需要采用超深孔爆破强制放顶技术或者选择退锚的方法，实现顶板有效控制处理。通常情况下，若为低瓦斯大采高综采，在工作面三角区域悬顶面积超过150m2，或者整体长度大于30m，则需要进行强制放顶。若设计采用退锚措施，则悬顶板面积大于50m2，选顶长度超过10m时则应进行对应的顶板控制。

对于超声孔爆破强制放顶，一般在大采高综采工作面端头支架顶梁前方超过0.5m的位置处进行打眼，工作面和炮眼之间呈现90°，炮眼实际仰角设计为30°，每个位置布置炮眼两个，一个布置在航道中心线的位置，另一个布置在副帮位置，两个炮眼之间的距离设计为1m，炮眼深度控制在30m左右。依据顶板悬空实际距离来设计炮眼长度。为了保证安全性，炮眼长度需要超过支架顶梁后端的4m以上。若选择措施进行退锚，则应当将先前打设的锚杆、锚索全部使用退锚机全部退下，特别是其中使用到的锁具、托盘等，在进行具体退锚时，应当将端头支架的顶梁前端作为退锚的基准。通常情况下小于4m。

3. 大采高综采工作面末采期顶板控制技术应用

大采高综采工作面展开采的末期，通常情况下包含有两个关键位置，如果这两个关键位置不能够得到较好控制，则会形成周期来压，导致顶板事故发生。第一个位置是停机第一挂网的位置，一般情况下与回撤通道的间距为15m，若出现周期来压，现场工作人员的安全性受到片帮与漏矸的影响较大。第二个位置是工作面贯通位置，如果有周期来压的情况，则可导致大采高顶板压架问题的发生，在回撤设备时整体非常困难。在对这两个位置顶板进行控制时，可选择使用两次调压的方式，调整工作面周期来压的位置，能够有效降低两个位置出现周期来压的问题。同时，也能够使用贯通调节巷引导技术，确保顶板与底板平整贯通，同时，对于回车巷道提前开展加强支护，确保贯通质量与工作人员工作安全性。调压主要是为了保证末采第一挂网时作业人员免受周期来压支架前漏顶、片帮伤人的威胁，保证作业人员的生命安全。

从当前掘进贯通调节巷来看，通常情况下，在回车通道内间隔采煤机机身两个长度，也就是35m左右开掘调节巷一个。回车巷道与调节巷呈现90°，同时，在对巷道宽度进行调节时，应当最大限度的降低，一般情况下，选择在2.5m，推进长度控制在15m，在贯通期间大采高顶板与底板的平整度受到调节巷调节作用较为明显。随着顶板与底板平整度的提升，对于大采高综采工作面顶板控制是较为有利的。

4. 结束语

综上分析，当前综采过程中面临的大采高情况不断增多。同时，在大采高开采过程中做好顶板控制是整个大采高能否顺利完成的关键。因此，这就需要煤矿企业在开采厚煤层时，精准掌握大采高中工作面顶板控制技术关键，结合不同阶段大采高顶板控制不同，采取针对性的措施，全面提升顶板控制效果，确保大采高综采工作面安全性与连续性。

摘要：顶板控制是保证综采工作顺利开展的基础，从当前综采工作开展来看，各种类型的大采高情况不断增多，提升了顶板控制难度，由于顶板控制不佳而带来的各种类型安全事故也时有发生。本文将大采高综采工作面顶板控制技术作为研究对象，充分结合大采高的实际特点，从综采工作面初采期间、正常回采期间、末采期等阶段，对大采高综采工作面顶板控制技术应用进行了研究。

关键词：大采高,综采工作面,顶板控制技术,应用