煤矿顶板管理专项技术措施

　　本矿井田煤层顶底板岩性以砂砾岩、粉砂岩、炭质泥岩为主，B5煤层顶板易软化且力学强度受湿度影响显著，B7煤层顶板稳定性差，底板岩性普遍软弱;针对顶板管理，采用全部垮落法并配备ZJH1200型液压支架及单体支柱支护，遇坚硬顶板时实施循环浅孔与步距深孔爆破强制放顶;防治措施包括初次放顶时加强支护、观测矿压规律、及时替换损坏支护设备，以及针对冒顶、片帮、老顶来压等风险采取敲帮问顶、锚网联合支护、控顶距优化及断层区特殊支护等综合手段，确保顶板安全。

　　一、矿山压力显现基本因素分析

　　(一)煤层顶底板

　　本矿井田内含煤地层为西山窑组下段，岩性由河流相、湖泊相、泥炭沼泽相形成的砂砾岩、粉砂岩、炭质泥岩和煤层组成。

　　地质报告重点对B5、B7煤层顶底板岩石物理力学性质进行采样测试，分述如下。

　　1) B5煤层顶板

　　该煤层直接顶板以中-细砂岩为主，厚度一般在25m左右。干燥情况下岩石较坚硬，力学强度较高，据测试煤层直接顶板在饱和状态下单向抗压强度为0.2-0.23 MPa, 干燥状态下单向抗压强度为72.1-73.5 MPa, 天然状态下单向抗压强度为22.2-24.1 MPa,天然状态下单向抗拉强度为2.4-2.3 MPa, 天然状态下直剪切强度为4.5-4.7 MPa,软化系数为0.00,属易软化的岩石。

　　2) B5煤层底板

　　该煤层直接底板为粉砂岩，厚度3.5m左右，据测试粉砂岩在饱和状态下单向抗压强度为1.4 -1.5 MPa, 干燥状态下单向抗压强度为22.9 -23.1 MPa, 天然状态下单向抗拉强度为8.4-8.6 MPa, 软化系数为0.06-0.05,属软弱岩石

　　3) B7煤层顶板.

　　该煤层顶板为粉砂岩，岩石破碎，稳定性差，据测试粉砂岩在饱和状态下单向抗压强度为5.8 MPa, 干燥状态下单向抗压强度为27.5MPa, 天然状态下单向抗压强度为11.2 MPa,天然状态下直剪切强度为10.3MPa, 软化系数为0.21,属软弱强度的岩石。

　　二、煤矿顶板事故防治及装备

　　1、根据井田煤层赋存条件，顶底板岩性情况和所选用的采煤法的开采特点及地面地形地物情况，确定工作面顶板管理方式为全部垮落法，工作面支护配备ZJH1200/14/30(X-1TY)型悬移顶梁液压支架，端头支护采用DZ28-30/100型单体液压支柱用二、四排支护;工作面超前支护采用DZ28-30/100型单体液压支柱支护。

　　2、工作面在回采过程中必须在上下顺槽距工作面20m范围内进行超前支护，强化工作面端头及上下顺槽的支护强度。

　　3、本矿井煤层及顶底板稳定性一般，顶板岩石多为软弱岩石，主要开拓准备巷道(井筒、石门)锚喷支护，对煤层巷道挂金属网，硐室支护用料石碹支护。

　　4、采掘工作面敲帮问顶，掘进工作面遇到松软岩层要进行支护。掘进工作面在放炮后支护之前采用木支柱进行临时支护。

　　三、煤矿顶板强制放顶

　　本矿井采用全部垮落法管理顶板，当顶板较硬不易垮落时，避免工作面受到初次来压及周期来压时大面积来压的严重威胁，采用循环浅孔，步距深孔爆破放落顶板的方法。原理是工作面推进时每循环采用浅孔爆破比较坚硬的直接顶，根据老顶来压的步距，在来压前向顶板打两排深孔爆破放落顶板,孔深20-30m，炮眼和水平方向夹角为60-65°,进行强制放顶。

　　四、煤矿顶板管理措施

　　(一)回采工作面的初次放顶措施

　　1、观测工作面初次来压和周期来压的步距和强度，制定相应的初次放顶和正常放顶的安全技术措施。

　　2、采煤工作面的折损的坑木不得二次使用，损坏的金属顶梁、失效的单体支柱必须立即替换掉。

　　3、观察回采工作面的矿压显现规律，撑握初次来压、周期来压和初次放顶的步距和强度。

　　4、在初次放顶过程中若顶板压力大，加强工作面的支护工作，超前支护要增加单体数量并减小支柱间距。

　　5、井下作业人员必须认真学习初次放顶的有关安全技术措施并熟知井下避灾路线。

　　6、初次放顶时的工作面推进距离不得超过作业规程规定的距离，顶板未及时垮冒，采取人工强制放顶的措施。人工强制放顶时井下正常作业的人员升井，加强工作面支护。

　　(二)顶板事故防治措施

　　1、工作面爆破后工作面及时伸前梁支护空顶区，工作面前方出现漏顶时，及时用不燃物充填冒空处，做好支护。

　　2、采煤工作面按作业规程规定管理顶板，做好工作面的端头支护，保证工作面上、下出口的畅通。加强对工作面单体支柱的检查和维修，泵站压力必须达到额定压力，单体支柱的初撑力不小于250kN，卸压的单体必须重新支设。

　　3、掘进巷道锚杆端部用垫块，托板紧贴巷壁。锚网中的碎岩及时放出，网紧贴煤壁。

　　4、锚杆做拉力试验。

　　5、掘进工作面作业人员做好敲邦问顶工作。

　　6、掘进工作面防止片帮措施：

　　(1)本矿用工字钢支护工作面，严格遵守支架间距进行支护，作好两帮背板的支护。

　　(2)锚杆、锚网支护工作面，严格遵守锚杆间排距进行支护，有兜网现象及时处理，对于不合格的锚杆更换。

　　(3)锚杆、锚网支护工作面遇到矿压较大、破碎地段采用锚网和工字钢联合支护方式。

　　7、液压支架采煤工作面回采时按作业规程规定管理顶板，做好工作面的端头支护，保证工作面上、下出口的畅通。

　　8、掘进工作面作业人员做好敲帮问顶工作。

　　9、掘进工作面使用好前探梁或临时支护，控顶距要符合作业规程规定，严禁空顶作业。

　　10、掘进工作面矿压增大时，根据现场情况采取措施加强支护。

　　五、煤矿预防老顶来压时的压垮型冒顶事故的措施

　　(1)采煤工作面支架的初撑力应能平衡垮落带直接顶及老顶岩层的重量;

　　(2)采煤工作面支架的初撑力应能保证直接顶与老顶之间不离层;

　　(3)采煤工作面支架的可缩量应能满足裂隙带老顶下沉的要求;

　　(4)普采工作面遇到平行工作面的断层时，在断层范围内要及时加强工作面支护，不得采用正常办法回柱;

　　(5)普采要扩大控顶距，并用木支柱替换金属支柱，待断层进到采空区后再回柱;

　　(6)工作面支护是液压自移支架，若支架的工作阻力有较大的富裕，则工作面可以正常推进;若支架的工作阻力没有太大的富裕，则应考虑使工作面与断层斜交或应用采空区挑顶的措施过断层。

　　六、煤矿顶板掘进头冒顶事故的防治措施

　　(1)根据掘进头岩石性质，严格控制控顶距。当掘进头遇到断层褶曲等地质构造破坏带或层理裂隙发育的岩层时，棚子应紧靠掘进头。

　　(2)严格执行敲帮问顶制度，危石必须挑下，无法挑下时应采取临时支撑措施，严禁空顶作业。

　　(3)在地质破坏带或层理裂隙发育区掘进巷道要缩小棚距;在掘进头附近应采用拉条等把棚子连成一体防止棚子被推跨，必要时还要打中柱以抗突然来压。

　　七、煤矿顶板预防漏跨型冒顶的措施

　　(1)选用合适的支柱，使工作面支护系统有足够的支撑力与可缩量;

　　(2)顶板必须背严实;

　　(3)严禁放炮、移溜等工序倒支架，防止出现局部冒顶。

　　八、煤矿防治巷道开岔处冒顶的措施

　　(1)开岔口应避开原来巷道冒顶的范围;

　　(2)必须在开口抬棚支设稳定后再拆除原巷道棚腿，不得过早拆除，切忌先拆棚腿后支抬棚;

　　(3)注意选用抬棚材料的质量与规格，保证抬棚有足够的强度;

　　(4)当开口处围岩尖角被压坏时，及时采取加强抬棚稳定性的措施。