试论如何预防炮采放顶工作面顶板事故的发生

张志刚刘煜孙志勇

张志刚刘煜孙志勇

（河南煤化集团鹤煤公司十矿河南鹤壁458000）

中图分类号：TD821文献标识码：A文章编号：1673-0992（2011）04-0000-01

摘要：分析了炮采工作面顶板事故的类型及产生原因，提出了预防措施。

关键词：炮采放顶煤顶板事故预防措施

太行脚下，淇河之滨，一座新兴煤矿正悄然崛起，展示着鹤煤公司蓬勃发展的新形象。它就是鹤壁煤电公司十矿。今日的十矿，年生产能力已突破50万吨，工业总产值达到I．5亿元，实现了工程质量标准化、图版规范化、运输大巷国铁化、管线吊挂艺术化、安全监测自动化和工业厂区园林化。一举跨入了全国优秀企业行列。这是十矿坚持科学发展观，走可持续发展道路的具体体现。鹤煤十矿大力实施技术创新，在炮采技术方面取得了重大突破。特别是对炮采顶板事故的处理积累了宝贵的经验。

一、顶板事故的类型及原因分析

（一）顶板事故的类型

通过观测研究可知，放顶煤支架上方顶煤已处于破碎状态，顶梁与顶煤(板)的有效相互作用降低，顶板处于不稳定状态，降低了支架与围岩的接触刚度，上覆岩层平衡结构距工作面较远，采空区的煤矸侧向挤压可能形成拱式平衡结构，与分层开采相比，工作面支架承受的压力降低，梁端距(机道)处的顶板冒落灵敏度较高。因此，放顶煤工作面冒顶一般具有二种类型，即漏冒型和推垮型。

（二）顶板事故的原因分析

漏冒型：由于工作面上位顶煤处于顶煤破碎区，其上位顶煤受矿山压力作用已开始破碎，支架梁端距处的顶板冒落灵敏度较高，从具体回采过程来看，致使采面漏冒型冒落的因素主要有：

1.地质构造方面的原因。工作面过断层破碎带时，由于断层破坏了工作面围岩的完整性，工作面帮顶较破碎，易出现片帮冒顶而引起架前冒落。

2.废旧巷道的影响。由于废旧巷道在工作面未形成之前就存在，时间较长，且废旧巷道两侧集中压力升高，巷道顶板由于长时间的裸露及集中压力的影响，致使围岩原始应力状态遭到破坏，极易大面积冒落，尤其在工作面接近废旧巷道10m左右容易出现冒顶。

3.炮眼布置的影响。在放炮落煤时，若炮眼布置不当，炮眼角度、深度不一致，可能在放炮时，使支架失效，破碎顶煤冒落。

4.梁端距的影响。放炮落煤后，若不及时支护，使端面暴露时间过长，可能造成端面顶煤破碎而冒落。

5.支架架距的影响。当支架布置不均，顶网铺设质量不好时，上位顶煤可能漏空造成冒顶。

推垮型：这类冒顶事故可以是由老顶大面积运动所引起，有时也可以是由于直接顶与老顶大范围分离，而支架又失去稳定性所引起。

1.直接顶厚度较薄，垮落后不能充满采空区，老顶形成滑落失稳，支架的工作阻力无法平衡时，工作面易出现台阶下沉，严重时将直接压垮工作面。

2.受层滑构造影响，直接顶与老顶大规模离层，支架初撑力低，且稳定性差时，直接顶在其重力作用下向下方移动，可导致垮面事故。

3.在采面仰采时，大块顶煤垮落过程中，可能对工作面支架产生一个向采空区侧的拉应力，而顶煤在此区内承受拉应力的能力非常小，若支架不能提供向工作面煤壁的主动水平力，可能使工作面支架向采空区侧倾倒。

4.若顶网铺设联接松驰，支架架距不均，破碎的顶煤可能在铺网质量差的区域形成网兜，此时，可能造成支架受力不均，个别支架失效，网兜增大，在网兜沿倾斜拉力的作用下，使网兜上侧支架被拉倒，造成推垮冒顶。

5.当上位顶煤破碎不均时，可能使支架受力不均，个别支架失效或支架阀组泄漏，造成个别支架不能有效地支撑顶煤，使上侧支架下推而冒顶。

二、预防措施

由于发生冒顶事故而影响生产的原因是多方面的。因此采用多种措施实行综合治理才能奏效。

1.当煤壁片帮、顶煤下沉时，支架前端必须顶至煤壁，并在支架间用兀型梁支设一架走向棚，兀型梁前端顶至煤壁，且前柱贴紧煤壁，并装上护顶板。当采面有倾斜断层时同样会发生以上问题。因此除采取以上处理办法，还应在采面距断层5m时不放顶煤，加快工作面推进度，使顶煤和顶板能充满采空区，减少老顶对工作面的不均衡压力，并适当调整工作面，防止工作面与断层大面积平行接触。

2.采用架后低位放煤方法，严格按放煤顺序放煤，使顶煤平衡均匀地放出，尽量少用反复升降液压支架的方法放顶煤。一旦有大块煤挤住煤口，要及时将大块崩碎。减少液压支架反复支撑顶板。严禁从支架前或支架间开天窗放顶煤。根据不同顶煤厚度及地质条件，确定不同的放煤工艺，减小放煤过程对支架的影响，使支架处于稳定状态。加强对放煤口的管理，放煤后各口重新联好网，确保一定的强度，不使支架抵抗各方向冲击力的能力减弱。

3.放顶煤工作面煤层的特性对顶板管理影响很大，当顶煤较硬时，可能造成顶煤成层状大块垮落；下位顶煤破碎不均时，可能使支架受力不均。因此，当煤层较硬时，应采取顶煤预裂爆破措施，使顶煤提前破碎，杜绝大块垮落，同时要按设计要求打眼、装药、封装炮泥，防止崩坏顶网而冒顶。

4.初采时要确保顶网完整，防止空顶，顶煤不落要及早采取措施强迫落顶，使顶板压力及早传递给支架。工作面初采出切眼后就要开始放顶煤，促使顶板及早垮落，但要保证采空区遗煤或矸石堆积高度在支架高度以上，增强支架的整体稳定性。

5.当直接顶厚度较小，冒落后采空区充填高度不超过支架高度，而老顶厚度又比较大且大面积悬露不冒时，要采取放炮挑顶的办法强制放顶达到控制推垮型冒顶的目的。

6.移架时，被移支架上方连续5架架间空档加支走向板棚，使支架在移架过程中不发生顶板离层，增强支架在横向上的稳定性；移架后至少2架支有单体斜撑柱，保证支架的支承力及稳定性。

7.泵站压力不低于18MPa，支架实行2次注液，对底软地段采取支柱穿适当规格铁鞋的办法，以充分保证支架有足够的初撑力，接顶严实，确保支柱系统刚度。

8.为防止个别支柱漏液泄压或支架支设质量不合格，整个采煤工作面必须连续支设顺山抬棚，抬棚顶梁必须铰接完好。抬棚顶梁采用单体液压支柱顶金属铰接顶梁，顶梁与支架之间垫木板，增加其摩擦力，使整个工作面的支架具有整体稳定性。

三、结论

通过几年的探索，在炮采放顶煤工作面的顶板管理中，我们基本上掌握了一些控制顶板的管理措施和处理方法。实践证明，对放顶煤开采顶板控制，只要采取科学合理的措施，完全可以杜绝顶板事故的发生。也就是说，炮采放顶煤工作面的支护质量是顶板控制的关键，煤壁和端面顶煤的维护是工艺成功的基础。因此，其支护设计应与矿压特征相适应，支架布置应重点考虑其稳定性，应按支架受力前高后低来布置，确保支架的初撑力达到规程要求。同时要尽量减小端面距，使工作面始终处于完好状态。