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[摘 要]本文主要阐述了人工顶板的铺设方法、再生顶板的形成条件、急倾斜煤层采煤工作面支护方式、采空区处理以及综采工作面两巷超前支护等技术问题。
[关键词]采煤工作面；支护；顶板控制
中图分类号：TU665.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）43-0299-02
采煤工作面的支护与顶板控制是煤矿采煤工作中非常重要的环节，必须认真细致地做好，这对于提高生产效率，保证生产安全，进而提高煤矿经济效益具有重要意义。
1、人工顶板的铺设与再生顶板
1.1人工顶板的铺设方法
分层开采时，为了阻挡上分层垮落矸石进入工作空间而铺设的隔离层即人工顶板。需要分层开采的厚煤层，在两层之间铺设网片或木板，形成人为的隔离层，改善下一分层开采的顶板条件，实现煤矿安全生产。人工顶板根据其结构可分为片式和网式两种。片式人工顶板主要是木板、网式人工顶板有金属网、塑料网和镀塑金属网等。木板人工顶板是一種传统的方法，目前，由于木材资源有限及强度较低、易腐朽等缺点而逐渐被淘汰。通常的人工顶板均是铺设金属网。有铺设底网和铺设顶网两种铺设方法。
（1）铺底网。底网是把金属网片铺在采煤工作面的底板上，采煤时仅可支设临时支柱维护顶板，铺网时撤除，铺完网后再支设基本支柱和移设刮板输送机。铺底网的缺点是工序复杂、效率较低、非生产时间长，经常导致金属网的破坏；同时临时支柱对顶板支护不利，所以此方法应用较少，使用较多的是铺顶网。
（2）铺顶网。它是把金属网片铺在支架的顶梁上，使网片在煤壁侧探出梁头，每次铺网仅需把网片与探头网联结在一起，再在网下支设支架把网片支到顶梁上。这种铺网方法的优点是：工序简单、效率较高、进度较快，同时不影响支护工作的正常进行，网片还能够起到护顶的作用。
（3）铺顶网和联网。在掘进工作面两巷和开切眼时，在巷道支架的顶梁上顺着掘进方向铺好顶网，网边要延伸到巷道两帮，开切眼两端的网片还要和工作面运输巷、回风巷的网片连接，工作面开采后第一次铺网时，对没采动的煤壁处连接一段网片卷好，以便回收开切眼支架后，使垮落的矸石压牢网片，网片宽度要与采煤进度相适应，达到每破煤、装煤一次联顶网一次，挂顶梁的要求。
1.2再生顶板的形成条件
再生顶板是通过压实与胶结两个过程形成的。在垮落的岩块含泥质成分较高时，可用洒水的办法使之表面泥化，产生胶结作用。若岩块不含泥质成分时，在开采过程中向采空区灌黄泥浆的办法使其胶结。压实是受上层顶板岩石压力长期作用的结果，通常需要四-六个月甚至一年的时间才能压实，即开采上下两个分层的时间差。若有形成良好再生顶板的条件，不必铺设人工顶板，直接开采下一个分层。
2、急倾斜煤层采煤工作面支护方式及采空区处理
按照急倾斜煤层采煤工作面围岩性质、矿压显现特点及煤层倾角大的特点，在进行围岩动态预测的基础上，确定合理的支护强度；加强支架的稳定性，避免底板滑移；正确选择工作面支护方式和采空区处理方法，并按照不同采煤方法特点，采取有针对性的顶底板控制措施。急倾斜煤层因采煤方法复杂，支护方式和采空区处理方法也很复杂，通常可分为以下几种。
2.1全部垮落法的支护方式和采空区处理
（1）倒台阶及走向长壁工作面
在直接顶能冒落，直接底稳定或较稳定时，通常采取全部冒落法。支护形式通常采用棚子及双行单排密集支柱。在煤层厚度大于1.8m，顶板较破碎时，以采用单排或双排木垛为宜。在倒台阶工作面，在台阶数目较多时，为缩小控顶面积，在采取安全措施后，应采用分段错茬方法回柱放顶。
工作面放顶后，在采空区上半部出现抽空和悬顶现象时，通常采取以下处理措施：①崩坍风巷上帮煤柱，溜放上区段采空区矸石充填抽空区。②进行人工强制放顶，充填抽空区。用风力或人工方法把矸石充填抽空区。③适当降低采高，通常不低于1.5m，以减少抽空高度，提高支架稳定性。④适度加宽初次放顶的控顶距，使顶板垮落后的大块矸石滚动冲击力，大部分在靠近放顶线一侧的加宽空间内得到缓冲。除原有一排木垛外，应在加宽空间内加打一排木垛。
（2）倾斜分层下行垮落工作面
为避免顶板掉碴，防止采空区矸石窜入工作面，一般采用铺顶网的方法。金属网通常平行于工作面铺设。在水平或斜切分层，采用人工假顶；或煤顶下行垮落的工作面，为保护假顶或煤顶的完整，支护密度不应太小，顶板一定要背紧插严。当工作面长度在10m左右，通常靠放顶线打两个木垛。工作面长度或压力增加时，可适度增加木垛个数。
（3）掩护支架工作面
在顶底板为不稳定或中等稳定岩层时，因初次垮落的矸石在掩护支架上形成垫层缓冲了顶板继续冒落的压力，所以，通常采用全部冒落法。对于掩护支架的结构形式，在倾角大于70°，煤厚为2m-5m时，通常采用平板型掩护支架。在薄及中厚煤层，要采用拱形或八字形掩护支架。在煤厚5m以上时，采用组合梁掩护支架。在倾角为45°-60°时，采用拱弧形、扁八字形、弓形或单腿支撑式等形式的掩护支架。钢梁长度通常比平均煤层厚度小0.3-0.5m。
2.2全部充填法的支护方式和采空区处理
（1）在煤层厚小于4m，"三下"采煤，维护伪顶、伪底，处理井下废矸，开采近距煤层群或避免煤炭自燃时，要采用沿走向推进的伪斜工作面或沿走向推进的长壁伪倾斜工作面全部充填法。工作面支护采用戴帽点柱或棚子，通常每推进一排自溜充填一次。最小控顶距为1.2m-1.6m，最大控顶距为2.2m-2.4m。
（2）在顶底板特别坚硬，或"三下"采煤等掩护支架工作面，要采用全部充填法。通常在掩护支架安装完毕后，马上在掩护支架上面充填矸石，矸石需充填到溜矸眼上山，再随着支架下放继续充填。在支架下放到接近运输巷时，要控制充填矸石量，避免妨碍支架的回收， （3）在煤层厚度小于2.5m、近距煤层、自然发火倾向严重或为了掘进矸石不出井等，可采用倒台阶工作面全部充填法。其支护方式与全部冒落法的支护方式相同。通常最小控顶距为3.6m，最大控顶距为14.4m，充填步距为3.6m-10.8m。
2.3缓慢下沉法的支护方式和采空区处理
当煤层厚度小于lm，顶底板能在采空区塑性变形直至互相闭合时，应采用缓慢下沉法。工作面通常采用移动式木垛或气垛，既可支护工作空间，又可隔离采空区。缓慢下沉法通常可控制上覆岩层的活动，使大多数工作面矿压显现不明显。
3综采工作面两巷超前支护的应用
3.1单体支柱防倒技术的应用
为了增强超前支护的安全性，单体支柱与金属铰接顶梁构成的超前支护，会在支柱上加设硬链接防倒装置。目前单体支柱的防倒技术是综采工作面现场技改的难题，从麻绳防倒、钢丝绳防倒到硬连接装置防倒，单体支柱的防倒技术历经了很多的发展阶段。就该项技术在各煤矿的试用效果来看，硬连接装置是现有的最为理想的超前支护防倒技术。
3.2对两巷超前支护质量的要求
（1）对铰接顶梁和单体支柱的质量要求
首先是自身质量问题，单体支柱不可存在漏液、柱体弯曲的现象，要保证其有效性。鉸接顶梁的悬臂数量必须小于两条，而且要保证完好无损。其次是对操作中质量的要求，铰接顶梁之间必须铰接使用，保证足顶严密、平直，不可有空肩现象发生；支柱必须要支到实底，底板松软要穿铁鞋，底板坚硬要刨柱窝，不得出现空载支柱。再次是对布置质量的要求，支护纵横成线，呈队列状，偏差不得大于100mm，每一根单体支柱都必须用2分的钢丝和6分的钢管牢牢固定，以防柱倒伤人。最后是对支柱状态的要求，保证单体支柱和超前液压支架初撑力分别达到11.5MPa以上和24MPa以上。
（2）对巷道和工作面的要求
巷道中采用超前支护的部分，高度必须保证在1.8m以上，其他部分巷道高度不低于2m即可，巷道中预留的人行道宽度不得低于0.8m。如果巷道的条件不允许支设单体支柱，在顶板完整的情况下，可用带帽点柱支设临时支护。工作面端部支顶梁架与支护顶梁之间的距离要控制在1240mm以内，只有接顶紧密，才能使支架足顶有力，如果存在接顶不严的现象，可用板批填实。
（3）施工要求
如发现工作面上、下出口顶板碎裂，要及时使用抬棚对其进行维护，一粱二柱垂直巷道支护，顶板冒落情况较为严重时，为控制顶板下沉，防止垮落的活石对任何设备造成伤害，必须要在工作面端部支架顶端打木垛足顶。
参考文献
[1]郭奉贤：采矿生产技术，北京，煤炭工业出版社，2010.11.
[2]郭奉贤、席振修：煤矿开采与掘进，北京，煤炭工业出版社，2008.10.
[3]曹树刚、勾攀峰：采煤学，北京，煤炭工业出版社，2012.2.
作者简介
龙春涛，男，1968年11月2日生，鸡西矿业集团有限责任公司城山煤矿，矿长，采矿专业。
[关键词]采煤工作面；支护；顶板控制
中图分类号：TU665.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）43-0299-02
采煤工作面的支护与顶板控制是煤矿采煤工作中非常重要的环节，必须认真细致地做好，这对于提高生产效率，保证生产安全，进而提高煤矿经济效益具有重要意义。
1、人工顶板的铺设与再生顶板
1.1人工顶板的铺设方法
分层开采时，为了阻挡上分层垮落矸石进入工作空间而铺设的隔离层即人工顶板。需要分层开采的厚煤层，在两层之间铺设网片或木板，形成人为的隔离层，改善下一分层开采的顶板条件，实现煤矿安全生产。人工顶板根据其结构可分为片式和网式两种。片式人工顶板主要是木板、网式人工顶板有金属网、塑料网和镀塑金属网等。木板人工顶板是一種传统的方法，目前，由于木材资源有限及强度较低、易腐朽等缺点而逐渐被淘汰。通常的人工顶板均是铺设金属网。有铺设底网和铺设顶网两种铺设方法。
（1）铺底网。底网是把金属网片铺在采煤工作面的底板上，采煤时仅可支设临时支柱维护顶板，铺网时撤除，铺完网后再支设基本支柱和移设刮板输送机。铺底网的缺点是工序复杂、效率较低、非生产时间长，经常导致金属网的破坏；同时临时支柱对顶板支护不利，所以此方法应用较少，使用较多的是铺顶网。
（2）铺顶网。它是把金属网片铺在支架的顶梁上，使网片在煤壁侧探出梁头，每次铺网仅需把网片与探头网联结在一起，再在网下支设支架把网片支到顶梁上。这种铺网方法的优点是：工序简单、效率较高、进度较快，同时不影响支护工作的正常进行，网片还能够起到护顶的作用。
（3）铺顶网和联网。在掘进工作面两巷和开切眼时，在巷道支架的顶梁上顺着掘进方向铺好顶网，网边要延伸到巷道两帮，开切眼两端的网片还要和工作面运输巷、回风巷的网片连接，工作面开采后第一次铺网时，对没采动的煤壁处连接一段网片卷好，以便回收开切眼支架后，使垮落的矸石压牢网片，网片宽度要与采煤进度相适应，达到每破煤、装煤一次联顶网一次，挂顶梁的要求。
1.2再生顶板的形成条件
再生顶板是通过压实与胶结两个过程形成的。在垮落的岩块含泥质成分较高时，可用洒水的办法使之表面泥化，产生胶结作用。若岩块不含泥质成分时，在开采过程中向采空区灌黄泥浆的办法使其胶结。压实是受上层顶板岩石压力长期作用的结果，通常需要四-六个月甚至一年的时间才能压实，即开采上下两个分层的时间差。若有形成良好再生顶板的条件，不必铺设人工顶板，直接开采下一个分层。
2、急倾斜煤层采煤工作面支护方式及采空区处理
按照急倾斜煤层采煤工作面围岩性质、矿压显现特点及煤层倾角大的特点，在进行围岩动态预测的基础上，确定合理的支护强度；加强支架的稳定性，避免底板滑移；正确选择工作面支护方式和采空区处理方法，并按照不同采煤方法特点，采取有针对性的顶底板控制措施。急倾斜煤层因采煤方法复杂，支护方式和采空区处理方法也很复杂，通常可分为以下几种。
2.1全部垮落法的支护方式和采空区处理
（1）倒台阶及走向长壁工作面
在直接顶能冒落，直接底稳定或较稳定时，通常采取全部冒落法。支护形式通常采用棚子及双行单排密集支柱。在煤层厚度大于1.8m，顶板较破碎时，以采用单排或双排木垛为宜。在倒台阶工作面，在台阶数目较多时，为缩小控顶面积，在采取安全措施后，应采用分段错茬方法回柱放顶。
工作面放顶后，在采空区上半部出现抽空和悬顶现象时，通常采取以下处理措施：①崩坍风巷上帮煤柱，溜放上区段采空区矸石充填抽空区。②进行人工强制放顶，充填抽空区。用风力或人工方法把矸石充填抽空区。③适当降低采高，通常不低于1.5m，以减少抽空高度，提高支架稳定性。④适度加宽初次放顶的控顶距，使顶板垮落后的大块矸石滚动冲击力，大部分在靠近放顶线一侧的加宽空间内得到缓冲。除原有一排木垛外，应在加宽空间内加打一排木垛。
（2）倾斜分层下行垮落工作面
为避免顶板掉碴，防止采空区矸石窜入工作面，一般采用铺顶网的方法。金属网通常平行于工作面铺设。在水平或斜切分层，采用人工假顶；或煤顶下行垮落的工作面，为保护假顶或煤顶的完整，支护密度不应太小，顶板一定要背紧插严。当工作面长度在10m左右，通常靠放顶线打两个木垛。工作面长度或压力增加时，可适度增加木垛个数。
（3）掩护支架工作面
在顶底板为不稳定或中等稳定岩层时，因初次垮落的矸石在掩护支架上形成垫层缓冲了顶板继续冒落的压力，所以，通常采用全部冒落法。对于掩护支架的结构形式，在倾角大于70°，煤厚为2m-5m时，通常采用平板型掩护支架。在薄及中厚煤层，要采用拱形或八字形掩护支架。在煤厚5m以上时，采用组合梁掩护支架。在倾角为45°-60°时，采用拱弧形、扁八字形、弓形或单腿支撑式等形式的掩护支架。钢梁长度通常比平均煤层厚度小0.3-0.5m。
2.2全部充填法的支护方式和采空区处理
（1）在煤层厚小于4m，"三下"采煤，维护伪顶、伪底，处理井下废矸，开采近距煤层群或避免煤炭自燃时，要采用沿走向推进的伪斜工作面或沿走向推进的长壁伪倾斜工作面全部充填法。工作面支护采用戴帽点柱或棚子，通常每推进一排自溜充填一次。最小控顶距为1.2m-1.6m，最大控顶距为2.2m-2.4m。
（2）在顶底板特别坚硬，或"三下"采煤等掩护支架工作面，要采用全部充填法。通常在掩护支架安装完毕后，马上在掩护支架上面充填矸石，矸石需充填到溜矸眼上山，再随着支架下放继续充填。在支架下放到接近运输巷时，要控制充填矸石量，避免妨碍支架的回收， （3）在煤层厚度小于2.5m、近距煤层、自然发火倾向严重或为了掘进矸石不出井等，可采用倒台阶工作面全部充填法。其支护方式与全部冒落法的支护方式相同。通常最小控顶距为3.6m，最大控顶距为14.4m，充填步距为3.6m-10.8m。
2.3缓慢下沉法的支护方式和采空区处理
当煤层厚度小于lm，顶底板能在采空区塑性变形直至互相闭合时，应采用缓慢下沉法。工作面通常采用移动式木垛或气垛，既可支护工作空间，又可隔离采空区。缓慢下沉法通常可控制上覆岩层的活动，使大多数工作面矿压显现不明显。
3综采工作面两巷超前支护的应用
3.1单体支柱防倒技术的应用
为了增强超前支护的安全性，单体支柱与金属铰接顶梁构成的超前支护，会在支柱上加设硬链接防倒装置。目前单体支柱的防倒技术是综采工作面现场技改的难题，从麻绳防倒、钢丝绳防倒到硬连接装置防倒，单体支柱的防倒技术历经了很多的发展阶段。就该项技术在各煤矿的试用效果来看，硬连接装置是现有的最为理想的超前支护防倒技术。
3.2对两巷超前支护质量的要求
（1）对铰接顶梁和单体支柱的质量要求
首先是自身质量问题，单体支柱不可存在漏液、柱体弯曲的现象，要保证其有效性。鉸接顶梁的悬臂数量必须小于两条，而且要保证完好无损。其次是对操作中质量的要求，铰接顶梁之间必须铰接使用，保证足顶严密、平直，不可有空肩现象发生；支柱必须要支到实底，底板松软要穿铁鞋，底板坚硬要刨柱窝，不得出现空载支柱。再次是对布置质量的要求，支护纵横成线，呈队列状，偏差不得大于100mm，每一根单体支柱都必须用2分的钢丝和6分的钢管牢牢固定，以防柱倒伤人。最后是对支柱状态的要求，保证单体支柱和超前液压支架初撑力分别达到11.5MPa以上和24MPa以上。
（2）对巷道和工作面的要求
巷道中采用超前支护的部分，高度必须保证在1.8m以上，其他部分巷道高度不低于2m即可，巷道中预留的人行道宽度不得低于0.8m。如果巷道的条件不允许支设单体支柱，在顶板完整的情况下，可用带帽点柱支设临时支护。工作面端部支顶梁架与支护顶梁之间的距离要控制在1240mm以内，只有接顶紧密，才能使支架足顶有力，如果存在接顶不严的现象，可用板批填实。
（3）施工要求
如发现工作面上、下出口顶板碎裂，要及时使用抬棚对其进行维护，一粱二柱垂直巷道支护，顶板冒落情况较为严重时，为控制顶板下沉，防止垮落的活石对任何设备造成伤害，必须要在工作面端部支架顶端打木垛足顶。
参考文献
[1]郭奉贤：采矿生产技术，北京，煤炭工业出版社，2010.11.
[2]郭奉贤、席振修：煤矿开采与掘进，北京，煤炭工业出版社，2008.10.
[3]曹树刚、勾攀峰：采煤学，北京，煤炭工业出版社，2012.2.
作者简介
龙春涛，男，1968年11月2日生，鸡西矿业集团有限责任公司城山煤矿，矿长，采矿专业。