急倾斜煤层的顶板管理.pdf

““年月矿业安全与环保第卷第期 “通过分析急倾斜煤层的煤层管理特点， 结合实际经验， 介绍了适应急倾斜煤层开采的支架 布置方式和采空区处理方法， 对开采三叠系须家河煤组的急倾斜极薄煤层的顶板管理具有一定的借鉴 意义。 （）急倾斜煤层遇断层和褶曲多， 煤层厚度变 化较大， 煤层和围岩的节理发育， 性脆易冒落。 （）急倾斜煤层开采层面0倾斜1方向的作用力 较大， 垂直层面的作用力较小， 支架的稳定性较差， 易发生扭曲、 倾倒。 （）开采急倾斜煤层， 初次来压和周期来压不 明显， 易发生无预兆的突然大面积冒顶垮落。 （）急倾斜煤层倾角大于岩石安息角， 采落的 煤及垮落的矸石向下滚落易砸伤人员， 砸坏设备， 冲 倒支架。 （/）急倾斜煤层采煤工作面， 支架不仅对煤层 顶板起支撑作用，而且要作为行人梯，人员上下不 便， 操作困难， 劳动强度大。 （2） 急倾斜煤层工作面支架既要防止顶板冒 落， 也要防止底面滑动。 （）在工作面超前支承压力作用下， 急倾斜煤 层煤壁松软破碎， 若不及时支护或支护措施不力， 将 发生片帮或引发端面事故。 （）多数开采急倾斜煤层的矿井条件差， 储量 少， 生产能力小， 受经济和客观地质条件限制， 难于 采用先进的顶板管理方法。 “56789ABCDEFGH 从回采工艺而言， 工作面支护及采空区处理， 均 属顶板管理范畴。工作面支护是为了维护采场正常 的工作空间，保证人员在回采空间安全地完成采煤 工作面的落煤、 运煤、 支护、 采空区处理等。 回采工作面支架是支撑顶板、平衡采煤工作面 的顶底板压力的一种临时结构物。开采急倾斜煤层 的多数矿井， 由于煤层赋层条件差， 矿井规模小， 经 济条件差， 工作面支架多数采用木支架， 少数采用金 属支架。支架的布置方式主要取决于煤层直接顶的 稳定程度、老顶来压强度和对直接顶的破坏程度以 及底板的岩石性质和回采工艺等。现结合大路煤矿 近/“余年的原煤生产， 介绍几种适宜急倾斜极薄煤 层开采的支架布置方式。 “IJKCL 这是大路煤矿回采工作面普遍采用的基本支 柱， 根据煤层顶底板岩石性质， 分为矩形、 三角形两 种排列。若顶板岩层比较稳定， 无明显节理， 可按矩 形排列；若顶板岩层松软，裂隙发育可按三角形排 列。 所有采面基本支柱必须实行带帽， 柱帽规格必须 与基本支柱和承压力相适应， 松软底板要穿鞋， 坚硬 底板要设置脚窝， 要使每一根支柱牢实稳固， 并具有 一定初撑力。 这种支护适宜于顶板较完整、 稳定的回采面。 ““MNCL 主要用于直接顶不稳定，较破碎或直接顶中等 稳定的工作面。 为维护直接顶的完整性， 按直接顶裂 OPQR’““.“.“ 急倾斜煤层的顶板管理 许世华 0四川省五马坪监狱煤矿， 四川 沐川2/“1 2 ““年月矿业安全与环保第卷第期 隙方向的不同，顶梁布置方式可采用走向棚子或倾 向棚子进行布置。当回采工作面沿走向推进且出现 平行于工作面的裂隙时， 常采用走向棚子支护； 顶板 的裂隙垂直工作面时， 则采用倾向棚子支护。 ““ 当回采工作面局部地段出现岩层十分破碎， 直 接威胁回采空间的安全时，必须采用特种支架进行 处理。 （）当工作面需人工放顶时， 应沿放顶线加靠 ’排密集支柱， 便于人工回柱放顶。 （）如果顶板比较坚硬， 垮落块度较大， 易使密 集支柱推倒， 应将密集支柱改为丛柱。 （）若顶板破碎面积比较大， 采用棚子支护发 生漏矸， 可在棚子支护的基础上， 采用木板、 竹笆、 荆 条等实行背叛支护， 防止局部发生冒落。 （）顶板来压发生推倒立柱， 为保证安全， 放顶 前须加木垛对回采空间进行控制。 （）工作面顶板下沉量及下沉速度增大， 支护 大量折断和下缩， 有发生大面积冒顶危险， 应立即架 设木垛。 寻求合理的支架布置方式，关键在于经常深入 生产现场， 了解煤层顶底板岩石性质， 掌握其变化规 律， 才能因地制宜， 切合实际的确定合理的支架布置 方式， 才能保证安全生产， 提高工作面产量， 降低工 作面材料消耗。 ’*,-./0 根据煤层赋层条件，顶底板岩石性质和保护地 表的要求不同，开采急倾斜极薄煤层采空区处理常 见的方法有 充填法、 垮落法、 缓慢下沉法等。 （） 含有伪顶或兼有夹矸的急倾斜煤层。采煤方 法以倒台阶布置， 人工手镐或风镐落煤为好， 可充分利 用刁落的伪顶矸石和煤中夹矸砌筑充填带，采用密集 支柱在端口做带底，沿倾斜由下往上按迭瓦状接底砌 直，边砌边回充填带中的支柱和充填带间采空区的支 柱， 使其最大控顶距以外的采空区自然垮落， 达到部分 放顶、 部分充填。这种局部充填放顶管理顶板， 使用效 果较好， 坑木回收率较高， 数次顶板冒落和多处的充填 带不存在大面积悬顶，老顶的初次来压和周期来压不 明显， 基本上不构成对采面的威胁。 （） 无伪顶、 夹矸的单一煤层。 现阶段最好的采 煤方法采用分段伪斜密集采煤法，单排或双排密集 支柱， 能有效的切落顶板。若煤层厚度稳定， 采区内 无褶曲断层破坏， 也可采用掩护支架采煤方法， 能较 好的管理和控制顶板。 （）无伪顶， 直接顶厚度小或无直接顶， 老顶直 接覆盖的煤层。无论是倒台阶还是伪斜分段密集采 煤， 都必须打眼放炮， 强行放顶， 才能有效的管理顶 板；否则，初次来压和周期来压都会对采面构成威 胁。 一般倒台阶采煤方法的做法是 在每一个台阶的 采空区， 留出’ *的控顶距， 加强支护； 控顶区外 布置’个炮眼， 崩跨部分老顶， 并利用崩矸石在控 顶区内砌筑充填带，这种实行局部放顶形成局部充 填的顶板管理方法， 在很大程度上， 减轻了初次来压 和周期来压对采面的威胁。 （）无伪顶、 夹矸， 倾角在’“， 老顶坚硬， 且有一定韧性的极薄煤层，可在倒台阶采煤方法的 基础上减少台阶个数， 加长台阶长度， 实行分段短壁 采煤方法， 这样可缩短整个采面的控顶距离， 减少维 护采空区的正常空间，是控顶区外的顶板逐步缓慢 下沉。但必须在放顶线设置密集支柱或架设具有一 定可缩性的木垛， 才能维护其采场正常空间。 （）煤层顶底板比较松软， 直接顶厚度大， 随采 随落的急倾斜极薄煤层，可实行倾向条带仰斜采煤 方法。 即先取松软顶板岩层进行带状充填， 架设临时 支柱， 开挖底煤， 再做永久支护， 这样既解决了松软 顶板难于支护的技术难题，又充分利用松软岩石对 采空区进行充填，可有效地防止煤层顶板发生大面 积冒顶和底板发生离层滑帮事故。 123 （）上述介绍的几种支架布置方式和采空区处 理方法， 是大路煤矿近“余年开采急倾斜极薄煤层 的经验总结。在’年开创了大路煤矿建矿 以来第一次实现安全生产 “““ ,的可喜成绩， 并从 年月以来至今未发生冒顶伤人事故， 较好地 解决了开采急倾斜极薄煤层顶板管理这个技术难 题。 -.目前急倾斜煤层的矿压观测还处于探索阶 段，依靠实际经验方法对开采急倾斜煤层的顶板管 理， 还是行之有效的。 因此， 前述的顶板管理方法， 对 开采三叠系须家河煤组的急倾斜极薄煤层的地方小 煤矿和乡镇煤矿具有一定的借鉴意义。 参考文献 /0王家廉， 吴绍清1煤炭地下开采方法〔2〕1北京 煤炭工业 出版社， -责任编辑 熊云威. 3