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【摘 要】 煤层开采是一项很危险的工作，事故频发。实现末采期间工作面开采和回撤的安全性、空间性、可操作性，提高综采工作面回撤速度，是矿井实现安全高效生产的关键。为了解决这一问题，我们对浅埋煤层大采高末采冒顶治理技术进行了研究，并探索出了一套涉及巷道设计、顶板控制、工程質量、管理认识等方面预防压架事故发生的关键性措施。
【关键词】 浅埋煤层；大采高；冒顶
一、前言
对于煤层的开采，安全有效永远是最重要的，在当今社会资源日益紧张的条件下，煤层的开采也就更显得尤为迫切，我国的很多专家都研究了浅埋煤层的开采，同时也提出了很多的先进技术，最重要的就是大采高末采冒顶治理技术，并对此进行了深入的研究。对末采期间矿压规律和顶板管理的研究一直是煤矿关注的重点。本文通过现场观测的方式对浅埋煤层大采高工作面末采期间矿压规律和顶板管理技术进行了分析和总结，可为类似开采条件的矿井提供借鉴。
二、埋煤层大采高末采及端头的顶板控制要求
初采末采向来是煤矿综采工作面回采的大难题，工作面末采期间，随着采高调低、打眼注浆、挂网上钢丝绳工序的进行，工作面推进速度减慢或停止。加之通常情况下，末采期间工作面采动压力较集中，工作面矿压显现剧烈，引起煤壁片帮、顶板下沉、支架压死，甚至导致冒顶事故的发生。同时，末采工作开展的顺利与否关系到综采设备的搬迁速度，关系到新工作面生产准备工作，更是影响着矿井安全高效生产的实现。在综采面末采时，围岩移近量逐渐增加，顶板破碎，片帮严重，回收支架又要求有相当的安全作业空间，在工作面推进到停采线附近时，要作好准备。
（1）在综采面停采前，要控制采高，使活柱有相当的伸出量，避免支架压死，保持工作面的平直畅通，割最后两刀煤不移架，设单腿走向棚，背好顶帮。为确保撤架安全，加快撤架速度，一般采用铺顶网和掩护架的控顶方式。
（2）大倾角（30°以上）综采工作面末采时的顶板控制，操作人员站立和行走均较困难，顶板碎石及木料的突然掉落会对安全产生威胁，末采时的顶板加固更复杂。铺双层网，顺倾斜方向铺旧钢丝绳，在停采线处打顶板锚杆，在煤壁上铺网并打木锚杆等护顶护帮，确保安全撤架。
（3）端头顶板控制
因各矿区地质及开采技术条件的不同，端头支护的形式较多，可分为以下形式：（1）单体支柱端头支护，按顶梁联系结构分为金属支柱铰接顶梁支护、长钢梁支护、十字顶梁和网状顶梁支护等；（2）液压端头支架支护，主要架型有SD型、BT型和DZY型等支撑掩护式端头支架，及把工作面支架前梁加长并增加前柱的改装式端头支架；（3）锚杆端头支护；（4）混合式端头支护。
综采端头支架的功能要满足的要求：（1）提供较大的无立柱空间，安置和移设输送机头、转载机等大型设备，端头支架与各设备间的配置关系应科学合理，在空间三个自由度有足够的摆角及移动量，增大灵活性和适应性，要有配套性和通用性，它要与不同架型、高度的工作面支架及运输设备配套。（2）结构简单，支卸灵活，移设方便，为设备前移提供足够动力的可靠支点，提架力要大于500kN，推输送机头和转载机的总力要大于800kN。（3）应有足够的初撑力及支护强度，有侧向抗力和护帮力，有一定的可缩量，支设可靠，确保相当的断面和人行通道；（4）具有与原巷道支架及工作面排头支架间的配合关系，减少丢失顶底煤和工作面下端的三角底煤，按条件控制端头支架的前移方向，避免工作面设备的下滑与倾斜。
综采工作面端头液压支架支护方式：一是自移式端头支架，移动速度快，但对平巷条件适应性较差。二是用工作面液压支架支护端头，适用于煤层倾角较小的综采工作面，一般在机头（尾）处滞后于工作面中间支架一个截深。
三、浅埋煤层大采高末采冒顶事故发生的原因及防范措施
冒顶事故是煤矿中最常见的事故，其发生比例居煤矿各类事故之首。综采工作面发生冒顶事故经常会影响煤矿的正常安全生产，严重时会造成人员伤亡和重大经济损失。加强顶板管理，有效处理和预防冒顶事故对煤矿安全生产至关重要。
（一）冒顶原因分析
1、锚杆角度小，其法向锚固深度浅，大大缩短了巷道的使用寿命
一般规定，锚杆的安装应尽量垂直于巷道的周边，其安装角度不小于700。而锚杆角度小，不仅锚杆法向插入锚固的深度达不到设计要求，使锚杆的组合悬吊加固厚度大大缩小，对围岩的综合作用效果减小，而且增大了锚杆因顶板垂直应力作用而受剪切破坏的程度。同时，锚杆角度小，使锚杆托板与巷壁接触面积减小，锚杆承载力大大降低，对围岩起不到很好的加固作用，从而缩短了巷道的使用寿命，给安全生产留下了重大隐患。
2、支架压死与顶板冒落
支架压死与顶板冒落的原因：①停止采煤机悬挂金属网位置恰好为顶板周期来压位置，支架工作阻力增大；②由于悬挂金属网等因素造成工作面推进速度缓慢；③由于工程质量管理不足，提前降低了采高导致底板不平、顶煤留设少、支架支护效果差；④回撤巷道贯通调节巷数量多，通道与工作面交接位置为应力集中区，矿山压力显现强烈；⑤设备检修不到位，频繁出现故障，影响了工作面正常回采。
3、其他一些原因
1）冒顶初期未根据冒顶区域的地质条件及冒落高度采取合理的控制措施，反而采取排矸、控顶、带压移架等措施强行通过冒顶区导致冒顶范围进一步扩大；2）部分支架压死后，未及时对端面距采取有效的控制措施；3）为了快速推过富水区，采取了降低采高，但未考虑到周期来压期间对支架的影响，导致部分支架被压死。
（二）防范措施思考
实践表明，严格按照制定的末采期间顶板管理技术措施执行，对保证工作面安全、快速和高效回撤具有重要意义。
1、加强设备的检修，尤其对煤机、支架、泵站等主要设备加强检修，以免因长时间停机导致前方煤体长期处在超前压力作用下而破坏。 2、巷道设计方面：取消回撤巷道贯通调节巷，改为在回撤巷道侧帮施工钻孔。回撤通道全部沿底板掘进，然后挖底，挖底深度与回撤巷道硷底板厚度一致，确保工作面能沿底贯通；增加回撤巷道与回撤辅助巷间的煤柱尺寸，由20m增加到30m距离回撤巷道50m范围内严禁采煤机爬坡运行，使得工作面底板尽量保证水平，减少调整底板带来的难度；加强回撤巷道及辅助巷顶帮支护强度，将粗麻叶端头锚杆更换为细麻叶端头锚杆，帮锚索间排距减小至1.0m。
3、技术方面：做好矿压观测统计，准确掌握来压步距，根据工作面压力情况，灵活调整悬挂金属网的位置；大采高工作面悬挂金属网施工锚索长度不得低于8m，悬挂金属网时可以根据现场顶板情况增加锚索长度，施工锚索后必须配备锚索托盘。
4、工程质量方面：控制采高，末采阶段必须保证液压支架活柱有1.0以上的下缩余量；严格掌握好抬落刀幅度，抬落刀量不得超过100mm，抬落一刀平一刀，杜绝出现大起大落现象，保证工程质量；顶板条件较好时，及时跟机迈步拉架，严禁随意动架。能够拉出超前支架的区域，必须及时拉出超前支架，确保架型良好，顶板冒落地段，拉架时要收平衡油缸，保持顶梁状态一致，高冒区支架拉出后关闭自动补液按钮；冒顶初期要根据冒顶区域的地质条件及冒落高度采取合理的控制措施；当工作面来压或遇特殊地质构造时，必须采取拉超前支架、带压移架等措施；为了快速推过富水区，在采取降低采高的措施时，应考虑到周期来压对支架的影响，最低采高要把工作面来压期间顶板的下沉量考虑进去。
5、管理方面：大采高工作面贯通前，必须高度重视，提前调整参与贯通人员，组织技术熟练的工人悬挂金属网；准确预测周期来压，提前制订应对支架压死和冒顶的处理方案；慎重采取拆卸护帮板增加高度方法，充分考慮拆卸护帮板后造成对冒顶的影响。
四、结束语
对于浅埋煤层大采高末采冒顶治理技术的研究，我们采取的是理论加实践的方法，同时对于工程中实际出现的情况加以分析，提出了相应的解决措施，这就为技术的研究提供了更多的理论与实际经验。
参考文献：
[1]冯胜利.综放工作而支架回撤顶板控制技术的研究[J].煤矿支护.2008.12（4）：39-42.
[2]黄庆享.浅埋煤层长壁开采顶板结构及岩层控制研究[M].中国征业人学出版社，2000：50-72.
[3]王金华.我国大采高综采技术与装备的现状及发展趋势[J].煤炭科学技术.2006，34（1）.
【关键词】 浅埋煤层；大采高；冒顶
一、前言
对于煤层的开采，安全有效永远是最重要的，在当今社会资源日益紧张的条件下，煤层的开采也就更显得尤为迫切，我国的很多专家都研究了浅埋煤层的开采，同时也提出了很多的先进技术，最重要的就是大采高末采冒顶治理技术，并对此进行了深入的研究。对末采期间矿压规律和顶板管理的研究一直是煤矿关注的重点。本文通过现场观测的方式对浅埋煤层大采高工作面末采期间矿压规律和顶板管理技术进行了分析和总结，可为类似开采条件的矿井提供借鉴。
二、埋煤层大采高末采及端头的顶板控制要求
初采末采向来是煤矿综采工作面回采的大难题，工作面末采期间，随着采高调低、打眼注浆、挂网上钢丝绳工序的进行，工作面推进速度减慢或停止。加之通常情况下，末采期间工作面采动压力较集中，工作面矿压显现剧烈，引起煤壁片帮、顶板下沉、支架压死，甚至导致冒顶事故的发生。同时，末采工作开展的顺利与否关系到综采设备的搬迁速度，关系到新工作面生产准备工作，更是影响着矿井安全高效生产的实现。在综采面末采时，围岩移近量逐渐增加，顶板破碎，片帮严重，回收支架又要求有相当的安全作业空间，在工作面推进到停采线附近时，要作好准备。
（1）在综采面停采前，要控制采高，使活柱有相当的伸出量，避免支架压死，保持工作面的平直畅通，割最后两刀煤不移架，设单腿走向棚，背好顶帮。为确保撤架安全，加快撤架速度，一般采用铺顶网和掩护架的控顶方式。
（2）大倾角（30°以上）综采工作面末采时的顶板控制，操作人员站立和行走均较困难，顶板碎石及木料的突然掉落会对安全产生威胁，末采时的顶板加固更复杂。铺双层网，顺倾斜方向铺旧钢丝绳，在停采线处打顶板锚杆，在煤壁上铺网并打木锚杆等护顶护帮，确保安全撤架。
（3）端头顶板控制
因各矿区地质及开采技术条件的不同，端头支护的形式较多，可分为以下形式：（1）单体支柱端头支护，按顶梁联系结构分为金属支柱铰接顶梁支护、长钢梁支护、十字顶梁和网状顶梁支护等；（2）液压端头支架支护，主要架型有SD型、BT型和DZY型等支撑掩护式端头支架，及把工作面支架前梁加长并增加前柱的改装式端头支架；（3）锚杆端头支护；（4）混合式端头支护。
综采端头支架的功能要满足的要求：（1）提供较大的无立柱空间，安置和移设输送机头、转载机等大型设备，端头支架与各设备间的配置关系应科学合理，在空间三个自由度有足够的摆角及移动量，增大灵活性和适应性，要有配套性和通用性，它要与不同架型、高度的工作面支架及运输设备配套。（2）结构简单，支卸灵活，移设方便，为设备前移提供足够动力的可靠支点，提架力要大于500kN，推输送机头和转载机的总力要大于800kN。（3）应有足够的初撑力及支护强度，有侧向抗力和护帮力，有一定的可缩量，支设可靠，确保相当的断面和人行通道；（4）具有与原巷道支架及工作面排头支架间的配合关系，减少丢失顶底煤和工作面下端的三角底煤，按条件控制端头支架的前移方向，避免工作面设备的下滑与倾斜。
综采工作面端头液压支架支护方式：一是自移式端头支架，移动速度快，但对平巷条件适应性较差。二是用工作面液压支架支护端头，适用于煤层倾角较小的综采工作面，一般在机头（尾）处滞后于工作面中间支架一个截深。
三、浅埋煤层大采高末采冒顶事故发生的原因及防范措施
冒顶事故是煤矿中最常见的事故，其发生比例居煤矿各类事故之首。综采工作面发生冒顶事故经常会影响煤矿的正常安全生产，严重时会造成人员伤亡和重大经济损失。加强顶板管理，有效处理和预防冒顶事故对煤矿安全生产至关重要。
（一）冒顶原因分析
1、锚杆角度小，其法向锚固深度浅，大大缩短了巷道的使用寿命
一般规定，锚杆的安装应尽量垂直于巷道的周边，其安装角度不小于700。而锚杆角度小，不仅锚杆法向插入锚固的深度达不到设计要求，使锚杆的组合悬吊加固厚度大大缩小，对围岩的综合作用效果减小，而且增大了锚杆因顶板垂直应力作用而受剪切破坏的程度。同时，锚杆角度小，使锚杆托板与巷壁接触面积减小，锚杆承载力大大降低，对围岩起不到很好的加固作用，从而缩短了巷道的使用寿命，给安全生产留下了重大隐患。
2、支架压死与顶板冒落
支架压死与顶板冒落的原因：①停止采煤机悬挂金属网位置恰好为顶板周期来压位置，支架工作阻力增大；②由于悬挂金属网等因素造成工作面推进速度缓慢；③由于工程质量管理不足，提前降低了采高导致底板不平、顶煤留设少、支架支护效果差；④回撤巷道贯通调节巷数量多，通道与工作面交接位置为应力集中区，矿山压力显现强烈；⑤设备检修不到位，频繁出现故障，影响了工作面正常回采。
3、其他一些原因
1）冒顶初期未根据冒顶区域的地质条件及冒落高度采取合理的控制措施，反而采取排矸、控顶、带压移架等措施强行通过冒顶区导致冒顶范围进一步扩大；2）部分支架压死后，未及时对端面距采取有效的控制措施；3）为了快速推过富水区，采取了降低采高，但未考虑到周期来压期间对支架的影响，导致部分支架被压死。
（二）防范措施思考
实践表明，严格按照制定的末采期间顶板管理技术措施执行，对保证工作面安全、快速和高效回撤具有重要意义。
1、加强设备的检修，尤其对煤机、支架、泵站等主要设备加强检修，以免因长时间停机导致前方煤体长期处在超前压力作用下而破坏。 2、巷道设计方面：取消回撤巷道贯通调节巷，改为在回撤巷道侧帮施工钻孔。回撤通道全部沿底板掘进，然后挖底，挖底深度与回撤巷道硷底板厚度一致，确保工作面能沿底贯通；增加回撤巷道与回撤辅助巷间的煤柱尺寸，由20m增加到30m距离回撤巷道50m范围内严禁采煤机爬坡运行，使得工作面底板尽量保证水平，减少调整底板带来的难度；加强回撤巷道及辅助巷顶帮支护强度，将粗麻叶端头锚杆更换为细麻叶端头锚杆，帮锚索间排距减小至1.0m。
3、技术方面：做好矿压观测统计，准确掌握来压步距，根据工作面压力情况，灵活调整悬挂金属网的位置；大采高工作面悬挂金属网施工锚索长度不得低于8m，悬挂金属网时可以根据现场顶板情况增加锚索长度，施工锚索后必须配备锚索托盘。
4、工程质量方面：控制采高，末采阶段必须保证液压支架活柱有1.0以上的下缩余量；严格掌握好抬落刀幅度，抬落刀量不得超过100mm，抬落一刀平一刀，杜绝出现大起大落现象，保证工程质量；顶板条件较好时，及时跟机迈步拉架，严禁随意动架。能够拉出超前支架的区域，必须及时拉出超前支架，确保架型良好，顶板冒落地段，拉架时要收平衡油缸，保持顶梁状态一致，高冒区支架拉出后关闭自动补液按钮；冒顶初期要根据冒顶区域的地质条件及冒落高度采取合理的控制措施；当工作面来压或遇特殊地质构造时，必须采取拉超前支架、带压移架等措施；为了快速推过富水区，在采取降低采高的措施时，应考虑到周期来压对支架的影响，最低采高要把工作面来压期间顶板的下沉量考虑进去。
5、管理方面：大采高工作面贯通前，必须高度重视，提前调整参与贯通人员，组织技术熟练的工人悬挂金属网；准确预测周期来压，提前制订应对支架压死和冒顶的处理方案；慎重采取拆卸护帮板增加高度方法，充分考慮拆卸护帮板后造成对冒顶的影响。
四、结束语
对于浅埋煤层大采高末采冒顶治理技术的研究，我们采取的是理论加实践的方法，同时对于工程中实际出现的情况加以分析，提出了相应的解决措施，这就为技术的研究提供了更多的理论与实际经验。
参考文献：
[1]冯胜利.综放工作而支架回撤顶板控制技术的研究[J].煤矿支护.2008.12（4）：39-42.
[2]黄庆享.浅埋煤层长壁开采顶板结构及岩层控制研究[M].中国征业人学出版社，2000：50-72.
[3]王金华.我国大采高综采技术与装备的现状及发展趋势[J].煤炭科学技术.2006，34（1）.