傾斜薄煤層綜采工作面過背斜期間

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1、傾斜薄煤層綜采工作面過背斜區(qū)域頂板控制技術(shù)章征峰1秦鵬遠2（1.棗礦集團生產(chǎn)技術(shù)處·棗莊277000；2.棗礦集團田陳煤礦·滕州277500）摘要：以田陳煤礦南二201薄煤層綜采工作面為例，闡述了薄煤層綜采工作面背斜區(qū)域頂板的冒落原因和現(xiàn)象特征，并提出了相應(yīng)的管理方法。關(guān)鍵詞：薄煤層綜采背斜軸頂板控制1概況田陳煤礦南二采區(qū)201薄煤層綜采工作面設(shè)計走向長度270米，傾向長度172米，煤層平均厚度1.3米，開采早二疊系3下煤，該煤層傾向角度變化為3°～30°平均23°，煤層硬度f=2，煤層黑色，煤的組分以鏡質(zhì)組為主，屬低灰、低硫、特低磷煤。該工作面在距切眼位置25～50米處有一條背斜

2、貫穿整個工作面，兩翼傾角約20°，局部達30°，軸向40～45°褶皺。工作面煤層較穩(wěn)定，局部區(qū)域斷裂構(gòu)造較為發(fā)育，斷層附近煤層產(chǎn)狀變化大；背斜軸處頂板異常破碎，煤體酥碎，還存在二合頂現(xiàn)象，該背斜從工作面機頭向機尾逐步延伸，推采期間對工作面生產(chǎn)影響最大。背斜區(qū)域如圖所示42頂板冒落顯現(xiàn)規(guī)律與原因分析2.1傾斜薄煤層綜采工作面背斜區(qū)域現(xiàn)場狀況①工作面背斜區(qū)域頂板破碎，再加上煤層傾角較大，此時頂板已不能承受自重，最易發(fā)生冒頂事故，因此這一區(qū)域一直也是頂板管理的重點。②在背斜軸附近采煤機割進時，支架還未移架的情況下冒頂就可能發(fā)生。③超前壓力顯現(xiàn)明顯。周期來壓期間，運輸巷、軌道巷頂板壓力大，

3、棚梁折斷時有發(fā)生，該期間是頂板管理的重點。④頂板狀況的惡化使機電事故率大大增加。包括支架、運輸機、轉(zhuǎn)載機、采煤機等機電事故，進一步制約了生產(chǎn)；推進速度降低，又加劇了頂板惡化形成了惡性循環(huán)，生產(chǎn)陷入被動。2.2易造成冒頂?shù)闹饕颌偕a(chǎn)過程中，背斜區(qū)域頂板暴露面積大，給安全管理帶來難度。②工作面運輸巷右側(cè)為202、204工作面采空區(qū)，采空區(qū)動壓影響致使該工作面運輸巷壓力增大和機頭犄角維護困難，甚至造成工作面冒頂。③背斜軸附近頂板破碎是地質(zhì)構(gòu)造和超前支撐壓力、頂板回轉(zhuǎn)活動和支架反復(fù)支撐共同作用的結(jié)果，并且由于工作面的移動特性，頂板將依次經(jīng)過完整區(qū)、破壞發(fā)展區(qū)、裂隙發(fā)育區(qū)和垮落破碎區(qū)4個

4、區(qū)域（或者說4個階段）。而垮落破碎區(qū)提前至煤壁則可造成工作面架前冒頂。④頂板回轉(zhuǎn)活動過程中壓力前移，是綜采工作面壓力顯現(xiàn)的一個基礎(chǔ)力。頂板回轉(zhuǎn)的初期，其載荷首先作用于煤體，頂板破碎已不能承載或者頂板自架后冒落4后，這個力迅速前移作用于煤壁，表現(xiàn)在現(xiàn)場即煤壁片幫、頂板冒落。⑤回采工藝或工程質(zhì)量不良將造成頂板冒落，主要是受回采工藝、頂板暴露面積、工作面的“三直兩平”和采煤機的截割速度等因素的影響。特別是背斜軸區(qū)域頂板暴露面積越大，管理難度大，越容易發(fā)生冒頂；工作面工程質(zhì)量優(yōu)劣對工作面頂板管理有較大影響，如果煤機截割過程中造成頂?shù)装宀黄?，煤壁、運輸機、支架三直就無法保證，無法使背斜附近的

5、支架合理搭接有效支撐頂板從而形成冒頂。⑥支架的支護狀態(tài)是冒頂?shù)闹苯诱T發(fā)因素。支架拉移不直、支架初撐力低且分布不合理，致使上覆巖層的載荷分布不均而造成冒頂。⑦支架的支護效果差，也是造成面前冒頂主要原因。架頂浮煤多、支架的初撐力低，支架的卸載移架、煤機割過背斜軸區(qū)域時未及時拉超前架支護頂板等均可造成冒頂。通過以上分析，工作面煤壁片幫→架前冒頂→支架工作狀態(tài)的惡化三者之間相互影響，形成了工作面背斜區(qū)域圍巖支撐系統(tǒng)的惡性循環(huán)，這是造成該區(qū)域易冒頂?shù)闹饕?。在確保工作面運輸機不上竄下滑的情況下，背斜軸在工作面暴露的面積越小，對管理該區(qū)域的頂板越有利。3頂板管理及主要治理措施3.1保證綜采支

6、架的完好①嚴格按支架完好標準進行考核。建立液壓支架液壓系統(tǒng)和操作系統(tǒng)專門的保障體系，對支架的使用、維護和保養(yǎng)嚴格按規(guī)范操作。②保證支架的合理初撐力。除非特殊情況（例如頂板異常破碎、立柱損壞等），支架的初撐力保證在24MPa以上。③貼頂帶載移架。針對頂板破碎的區(qū)段嚴禁降架卸載移架，應(yīng)在支架頂梁下方用合適的方木或高度合適的液壓支柱將支架吊起貼頂移架。3.2選擇合理的回采工藝①在確保工作面支護狀態(tài)及運輸機的上竄下滑量的情況下，通過調(diào)采合理調(diào)整工作面推采方向，將背斜在工作面的暴露面積控制在最小范圍內(nèi)，即有利于控制頂板，又減少了工作面的割矸量。②保證工程質(zhì)量，煤機割平頂?shù)装濉ｍ敯宄霈F(xiàn)臺階可造

7、成頂梁上方頂板破碎；底板割不平，易造成推移運輸機和移架的困難，不利于快速移架維護頂板。③堅持正規(guī)循環(huán)作業(yè)，合理控制工作面推采速度，將工作面壓力控制住支架后部，減少冒頂幾率。43.3減少架前空頂面積①減少頂板的暴露范圍和時間，當架前空頂大于0.3米時，及時拉超前架，先移不易冒落的兩邊支架以使頂板得到有效支護；當小范圍冒頂高度超過1米或架前向里空頂超過0.6米時，必須及時維護處理，防止大面積冒頂。②當出現(xiàn)小范圍的“窗口式”持續(xù)冒落時，也必須停機維護，不得任其冒落而不處理。