倾斜薄煤层综采工作面过背斜期间.doc

倾斜薄煤层综采工作面过背斜区域顶板控制技术章征峰1 秦鹏远2（1. 枣矿集团生产技术处枣庄 277000；2.枣矿集团田陈煤矿滕州 277500）摘要：以田陈煤矿南二201薄煤层综采工作面为例，阐述了薄煤层综采工作面背斜区域顶板的冒落原因和现象特征，并提出了相应的管理方法。关键词：薄煤层 综采 背斜轴 顶板控制1 概况田陈煤矿南二采区201薄煤层综采工作面设计走向长度270米，倾向长度172米，煤层平均厚度1.3米，开采早二叠系3下煤，该煤层倾向角度变化为330平均23，煤层硬度f=2，煤层黑色，煤的组分以镜质组为主，属低灰、低硫、特低磷煤。该工作面在距切眼位置2550米处有一条背斜贯穿整个工作面，两翼倾角约20，局部达30，轴向4045褶皱。工作面煤层较稳定，局部区域断裂构造较为发育，断层附近煤层产状变化大；背斜轴处顶板异常破碎，煤体酥碎，还存在二合顶现象，该背斜从工作面机头向机尾逐步延伸，推采期间对工作面生产影响最大。背斜区域如图所示2 顶板冒落显现规律与原因分析2.1 倾斜薄煤层综采工作面背斜区域现场状况工作面背斜区域顶板破碎，再加上煤层倾角较大，此时顶板已不能承受自重，最易发生冒顶事故，因此这一区域一直也是顶板管理的重点。在背斜轴附近采煤机割进时，支架还未移架的情况下冒顶就可能发生。超前压力显现明显。周期来压期间，运输巷、轨道巷顶板压力大，棚梁折断时有发生，该期间是顶板管理的重点。顶板状况的恶化使机电事故率大大增加。包括支架、运输机、转载机、采煤机等机电事故，进一步制约了生产；推进速度降低，又加剧了顶板恶化形成了恶性循环，生产陷入被动。2.2 易造成冒顶的主要原因生产过程中，背斜区域顶板暴露面积大，给安全管理带来难度。工作面运输巷右侧为202、204工作面采空区，采空区动压影响致使该工作面运输巷压力增大和机头犄角维护困难，甚至造成工作面冒顶。背斜轴附近顶板破碎是地质构造和超前支撑压力、顶板回转活动和支架反复支撑共同作用的结果，并且由于工作面的移动特性，顶板将依次经过完整区、破坏发展区、裂隙发育区和垮落破碎区4个区域（或者说4个阶段）。而垮落破碎区提前至煤壁则可造成工作面架前冒顶。顶板回转活动过程中压力前移，是综采工作面压力显现的一个基础力。顶板回转的初期，其载荷首先作用于煤体，顶板破碎已不能承载或者顶板自架后冒落后，这个力迅速前移作用于煤壁，表现在现场即煤壁片帮、顶板冒落。回采工艺或工程质量不良将造成顶板冒落，主要是受回采工艺、顶板暴露面积、工作面的“三直两平”和采煤机的截割速度等因素的影响。特别是背斜轴区域顶板暴露面积越大，管理难度大，越容易发生冒顶；工作面工程质量优劣对工作面顶板管理有较大影响，如果煤机截割过程中造成顶底板不平，煤壁、运输机、支架三直就无法保证，无法使背斜附近的支架合理搭接有效支撑顶板从而形成冒顶。支架的支护状态是冒顶的直接诱发因素。支架拉移不直、支架初撑力低且分布不合理，致使上覆岩层的载荷分布不均而造成冒顶。支架的支护效果差，也是造成面前冒顶主要原因。架顶浮煤多、支架的初撑力低，支架的卸载移架、煤机割过背斜轴区域时未及时拉超前架支护顶板等均可造成冒顶。通过以上分析，工作面煤壁片帮架前冒顶支架工作状态的恶化三者之间相互影响，形成了工作面背斜区域围岩支撑系统的恶性循环，这是造成该区域易冒顶的主要原因。在确保工作面运输机不上窜下滑的情况下，背斜轴在工作面暴露的面积越小，对管理该区域的顶板越有利。3 顶板管理及主要治理措施3.1 保证综采支架的完好严格按支架完好标准进行考核。建立液压支架液压系统和操作系统专门的保障体系，对支架的使用、维护和保养严格按规范操作。保证支架的合理初撑力。除非特殊情况（例如顶板异常破碎、立柱损坏等），支架的初撑力保证在24MPa以上。贴顶带载移架。针对顶板破碎的区段严禁降架卸载移架，应在支架顶梁下方用合适的方木或高度合适的液压支柱将支架吊起贴顶移架。3.2 选择合理的回采工艺在确保工作面支护状态及运输机的上窜下滑量的情况下，通过调采合理调整工作面推采方向，将背斜在工作面的暴露面积控制在最小范围内，即有利于控制顶板，又减少了工作面的割矸量。保证工程质量，煤机割平顶底板。顶板出现台阶可造成顶梁上方顶板破碎；底板割不平，易造成推移运输机和移架的困难，不利于快速移架维护顶板。坚持正规循环作业，合理控制工作面推采速度，将工作面压力控制住支架后部，减少冒顶几率。3.3 减少架前空顶面积减少顶板的暴露范围和时间，当架前空顶大于0.3米时，及时拉超前架，先移不易冒落的两边支架以使顶板得到有效支护；当小范围冒顶高度超过1米或架前向里空顶超过0.6米时，必须及时维护处理，防止大面积冒顶。当出现小范围的“窗口式”持续冒落时，也必须停机维护，不得任其冒落而不处理。积极地做好周期来压的预测预报工作。由于顶板来压可加剧顶板的破碎，并易引起大范围的片帮和冒顶，因此应对顶板来压的时间和强度进行预报，以便采取措施，做到有针对性的控制。根据现场工作经验，201薄煤层综采工作面的周期来压步距约为15米。加大工作面两巷的超前维护距离和替棚距离。在棚顶棚腿尚未受力破坏的情况下替棚，易于替出且对安全工作大为有利。特殊地段的维护措施。运输巷受采空区影响上、下两帮在超前维护外应及时补打贴帮柱并腰实帮部保护好煤体，保持上下两帮的稳定性，利于工作面运输巷道的超前维护。4 结论在201薄煤层综采工作面过背斜轴期间，通过及时调整工作面运输机倾斜角度，在保证液压支架支护状态的前提下工作面快速推进，既提高了毛煤质量又加快了生产循环进度，大大改善了工作面的生产条件，保证了回采工作的安全进行。通过以上实践，证明了只有在保证支架支护的完好状态下，减少背斜的暴露面