陈四楼煤矿井田内可采煤层共4层,分别为二2,三1,三2,三4层。矿井前期主采二2煤层,该煤层最小厚度0.5m,最大厚度3.85m,平均厚2.45m,煤层结构简单,煤层倾角0～13°。综采面为倾斜长壁条带式俯斜开采,面长190m,走向长1000m左右。煤层老顶为厚度10m细砂岩;老顶下有1层砂质泥岩与泥岩互层的复合顶,厚度不稳定,0～3.0m,局部裂隙发育,尤其在地质构造和向斜轴附近顶板非常破碎,给安全生产带来很大困难。

　　一、片帮冒顶状况

　　目前,生产的综采面有2个,即2101,2103工作面。从两个面开采情况看,工作面局部区段顶板较破碎,尤其是煤层的复合顶厚薄变化不均,节理发育,在推采过程中某些区段,由于厚度比较薄(0.3m以下),随采随冒;厚度逐步增大后,根据支架高度工作面最大采高可达3.2m,煤层平均厚度2.45m,一般在2.0～2.7m。这样直接顶在0.5～1.0m时,若采煤时不能留住,除影响煤质外,支架高度尚能满足支护需要;若厚度超过1.0m时,仍然不能留住,任其冒落,支架就不能接实顶,从而危及工作面安全。如2103工作面在推进至180m处,工作面第100～126架发生片帮冒顶事故,占工作面总长的20%,其中最严重的为117～126架,15m长,煤层之上的复合顶厚约2m全部冒落,其它区段复合顶厚1.0～1.5m,工作面高度在3.0～4.0m。冒落的矸石全部压在输送机上,致使输送机被压死;又如综二队2101工作面在推进至280m处,工作面发生严重的片帮现象,片帮区段长度占工作面长度的52%,由片帮引起的冒顶区段占工作面长度的15%,处理时间长达半个月,月产降到2万t,约为正常的1/3～1/4,材料消耗是正常期的4～5倍。

　　二、片帮冒顶成因

　　工作面冒顶主要由于片帮引起的空顶时间长,顶板离层而导致冒顶。工作面处于周期来压期间更为明显。大致有以下几方面原因:

　　1.工作面处于来压期间,煤层被压酥,复合顶自动冒落。

　　2.没有及时移架或移架不到位,空顶距离大,空顶时间长。

　　3.过地质构造,顶板破碎,采煤机割煤时没有掌握好角度。

　　4.落煤方式不合理,采煤机落煤,往往造成控顶不及时或顶板受到破坏,造成冒顶。

　　三、片帮冒顶的处理措施

　　1.改变采煤工艺

　　(1)采高控制在2～2.5m之间,最大不超过2.5m,确保支架的有效支撑力和煤壁压力的减小。

　　(2)破煤岩方法由机械割煤改为风镐落煤或放小炮震动破煤岩,浅截深,每割1刀破煤岩1次。放炮时,炮眼布置为:1排底眼,距底板1000mm,每眼装药量150g左右。

　　(3)顶板支护:放炮后暴露的顶板采用人工及时掏柱窝打贴帮柱、架抬棚的超前支护方法,梁用直径180～200mm的圆木,一端支单体柱升紧贴煤帮,另一端插入支架顶梁上,1架支架上1棚,然后在下好的棚梁上密排板梁和荆笆,并采用1刀1背顶的方法确保顶板的有效控制。一般情况下,超前掏窝深度由电缆槽向前不大于3m,以便采煤机通过工作面在两头顶板较好处割煤。

　　(4)煤机割煤措施:采煤机割到此处,如果断层位置靠近机头,把前后滚筒同时抬高(由于煤岩还由人工破顶),处于空载状态,并让后滚筒停转,前滚筒空转,待通过后,再启动后滚筒,但此时该段不推溜,把机头割透后,退出采煤机,在断层后边顶板完好处进刀。采煤机通过此处时,仍将前滚筒抬高停转,后滚筒放低割底煤和装煤,后滚筒过后立即推溜并快速拉架,并将支架顶梁托住抬棚。

　　2.采用浅进刀的方法

　　移架采用擦顶移架,及时跟机移架,减少顶板的暴露时间,防止人为冒顶事故的发生。

　　3.采用炮掘方式留顶

　　综采面在推进过程中,局部区段复合顶变厚,正常的由煤面开始降架,采煤留顶非常困难。如2101工作面15～25架共15m,复合顶厚超过1.5m,煤厚2m,采高达3.5m高,不利于安全生产,煤质不好。采取由两边向中间掘进超前开帮方式留住顶板。具体方法:从复合顶区段两侧垂直于煤面留复合顶开口,规格2m×2m,单体支柱配圆木支护;由两侧向中间掘进直至掘透;采煤机通过此处不割煤,只清理浮煤;移架时先降架再移架。

　　四、片帮冒顶的预防措施

　　1.由煤壁打锚杆加固煤墙减少片帮工作面冒顶主要是由片帮所导致冒顶。为减少工作面片帮,应对工作面进行加固。加固方法:利用普通木锚杆打在煤壁上。具体做法:(1)倒楔式木锚杆,长不小于1.5m,直径38mm,木托板规格为200mm×200mm×25mm。(2)在煤壁上打两排锚杆,间排距为700mm×700mm,3花眼布置,锚杆眼直径为42mm。(3)打锚杆处前后3架支架前端背好顶,支架有效接顶,并达到初撑力。施工顺序为:敲帮问顶搭临时脚架打锚杆眼支设锚杆、上托板。

　　2.超前移架、快速移架、减小梁端距

　　根据液压支架无伸缩梁与侧护板的特点,在片帮区段,采取先移架后推溜的方法,减少梁端与煤壁的空顶距离,防止冒顶发生。

　　如果煤壁片帮比较严重,可采取提前支护,即当煤壁刚发生片帮时,不必等采煤机割煤,支架就利用前柱与输送机间的富裕量向前挪移,使煤壁片帮后的顶板得到提前支护,这时回采工艺过程为移架—采煤—推输送机,可大大减少梁端与煤壁的空顶距离和空顶时间。在采煤机割煤后及时移支架再移输送机,这时回采工艺过程为割煤—移架—推输送机。为此,支架前柱与输送机的电缆槽托架间要预留1次截深距。这种方式用于顶板破碎和容易冒落的煤层,在超前移架仍未见效的前提下,在支架前梁上增设圆木托住顶板。

　　五、结束语

　　由于采取了上述措施,顶板管理状况得到改善,冒顶得到有效遏制,为综采面在破碎顶板条件下实现安全生产提供了较为成功的经验。但这些措施还不尽完善,有待改进,必须研究更为适应现场方便快捷的顶板控制方法,如顶板固化技术等,为综采面稳产高产提供保证。更多煤矿安全技术请点击