煤礦回采工作面礦壓和頂板管理

史韶光

摘要：在所有的工作生產活動當中，安全問題無疑是最為緊要的一個方面。那么在煤礦開采的實際生產活動當中，也尤為強調安全第一。其中最為重要的一個方面是煤礦的回采工作面礦壓和頂板管理方面的相關工作。如果礦壓出現不正常的現象，就會給煤炭開采工作造成一系列比較嚴重的影響。本文則針對煤礦的回采工作面礦壓和頂板管理方面存在的安全隱患進行分析以及提出相應的控制方法。

關鍵詞：回采工作面；礦壓；頂板管理

0 工作面概況

工作面外段切眼沿斷層走向布置，工作面傾角38°～55°，平均45°。機尾段傾角大于45°，局部最大傾角為55°，屬急傾斜煤層。工作面傾斜面長104～115m，平均110m，走向長430m，煤厚2.3～3.1m，平均2.6m。工作面巷道支護采用錨桿+錨索聯合支護方式，以錨網錨索支護為主，頂板破碎段采用錨網與木棚聯合支護。運輸巷、運料巷以及切眼在頂板完整、較完整的情況下采用全錨固形式支護，斷面形狀為直梯形；兩巷及切眼的頂板均采用φ22×2000mm高強度螺紋鋼，配鋼筋梯子梁和1.2×1.0m金屬網支護。頂錨桿間排距：運料巷為1000×900mm，運輸巷為850×900mm，切眼為930×900mm。兩巷及切眼的幫部采用14×1800mm圓鋼錨桿配10×1.2的金屬網控幫，兩巷的上幫錨桿間排距為800×700mm，下幫為700×700mm；切眼的兩幫錨桿間排距為700×700mm。巷道上幫煤壁每間隔3m補加一道錨索梁，巷道頂板每3m補打一道錨索梁，破碎時適當加密。

1 觀測方法和儀器

1.1 錨桿（索）錨固力測試

錨桿（索）的錨固力拉拔試驗采用錨桿（索）拉拔計進行。

正常施工時按1組/100m、每組不少于5根進行拉拔，達到設計規定錨固力為止。當遇到地質條件變化（巖性、水文等）、技術條件變化（支護材料變更、施工工藝和機具變化等）必須進行1組（不少于5根）拉拔試驗，并作不少于3根的破壞性拉拔試驗。

1.2 錨桿（索）受力觀測

采用MC型錨桿測力計（見圖1）或KS型液壓枕（見圖2），是安裝在錨桿桿體外露長度上，測其軸向受力狀況的一種液壓式測力計。將一個錨桿安裝斷面布置為錨桿（索）受力狀態監測斷面，在該斷面的頂板全部錨桿及兩幫頂、底、中部的錨桿尾部托盤和煤壁之間安設一塊錨桿受力計（見圖3）。隨錨桿安裝及時安設錨桿受力計，記錄初錨力，之后應每天觀測記錄一次。

2 工作面的周期來壓

圖1為支架工作阻力變化曲線，表3為支架工作阻力與周期來壓步距統計結果。

3 巷道礦山壓力及顯現規律

根據巷道斷面的變化，可以得出巷道變形的基本規律：

（1）巷道的總變形量較小。從巷道變形的平均值來看：上、下順槽最大的頂底板移近速度為1mm/d和3mm/d；上、下順槽兩幫最大累計移近量為40mm和200mm。

（2）工作面上、下順槽相比，上順槽的穩定狀況要優于下順槽，其頂底板移近量、頂底板最大移近速度、兩幫累計移近量、斷面縮小變形率均小于下順槽的相應值。

（3）在工作面前方約45～50m處，由于移動支承壓力的影響，巷道開始產生變形，但至工作面前方30m處，無論是頂底板或兩幫，圍巖（煤）的移近量均非常小，變形速度亦很小。而后開始顯著增加，到工作面前方12m左右處，巷道的頂底板移近速度和兩幫移近速度急速增加，這與工作面前方支承壓力分布規律吻合。

3 礦山壓力不穩定的危害

為了對頂板巖層進行有效的控制，以及有效的進行圍巖變形等問題的預防，并保證好煤礦的開采以及回采等相關工作的安全進行，我們一般要對工作面進行支撐保護和對采空區進行相應的管理。從頂板的管理角度看，頂板大致可以分為5種，如表1。

礦山壓力的不穩定可能造成煤炭開采過程與回采工作面的崩塌、巖體離散移動、煤礦圍巖變形、支架變形、壓裂或折斷等問題，而這些問題都是及其危險的工作隱患，容易引起工作人員的傷亡、開采設備損壞、阻塞巷道等重大安全事故。因為礦山壓力會引起一系列嚴重的危害，所以礦山壓力一直是煤礦開采與回采當中需要著重應對的難題。

4 回采工作面頂板控制中存在的問題

為了防止礦山壓力引起的安全隱患我們需要對頂板進行相應的嚴格管理，所以頂板管理便成了煤礦開采當中極其重要的開采技術之一。在當今煤礦需求量不斷增加，煤礦開采業不斷壯大的背景下，對頂板管理這一項目的研究與開發，對煤礦開采業具有非常重大的意義。但是在當前的技術水平下頂板控制技術當中還存在一系列的問題和不足。其中主要存在以下幾個方面的問題如，巷道回采工藝落后，管理滯后，頻繁出現頂板事故，在工作面支護工作當中，支護設計計算不夠精確，支撐強度太弱，或臨時支護出現延遲，這些問題通常會增加控制頂板的距離，從而造成煤層破碎的情況，頂板壓力作用時間太長則會引起煤壁片幫，空間面積增大，當選定的面積增加到一定程度的時候就會很容易出現推垮型頂板事故。這些問題對頂板的管理設置了層層障礙，必須采取一定的解決措施，提出相應的解決對策，才能夠最大限度的降低安全事故的發生。

5.回采工作面礦壓及頂板控制管理策略

針對以上回采工作面頂板控制中存在的問題，提出相應管理控制策略。主要采用三種控制方法對頂板進行有效控制，如表2。

6 結束語

煤礦的開采工作中，安全問題無疑是最重要的問題之一，如果安全不能得到很好的保障，那么它將會像一顆定時炸彈隨時威脅著工作人員的生命安全以及企業的財產安全。所以不但要有憂患意識善于發現工作當中存在的細微的問題，還要防患于未然對可能出現的安全問題進行防范，將風險降到最低。煤炭開采業的繁榮注定會帶來很多開采過程當中的安全問題，而加強煤礦回采工作面礦壓和頂板的管理是降低風險最有效的方法之一。本文對煤礦回采工作面礦壓和頂板的管理進行了簡單的介紹，如果想要是安全風險降到最低還需要在實踐與經驗當中不斷進行摸索。

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