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【摘要】针对煤矿综采工作面顶板较难管理的实际情况，对该煤层的顶板离层水疏放、顶板管理、顶板加固进行了探讨，并制定了可行的安全措施，经过开采实践取得了较好的效果，为以后的类似复合顶板煤层开采积累经验。
【关键词】煤矿开采；顶板；防治措施
1.某综采工作面概况
某综采工作面煤层平均厚度4.85m，走向斜长1390m，倾斜长度28m，采用综合机械化倾斜长壁采煤法。所采煤层为2#煤层，2#煤层直接顶为细粒砂岩、粉砂岩、泥岩组成的复合型顶板，遇水易变软泥化，在采煤过程中直接顶随采随落。
2.顶板影响的原因分析
采煤工作面软岩顶板管理，要从客观、主观方面进行改进，方能管理好采煤工作面的整体条件并实现安全回采，具体原因如下：因工作面上覆含有富水区，在采煤过程中，顶板会出现淋水现象，使得顶板遇水变软泥化，导致顶板失去承载能力。煤壁前方部分顶板、煤层很大程度由于支承压力的原因而被压裂，当工作面推至周期来压压力释放区域时，就会出现煤壁局部片帮或顶板冒顶现象。
3.预防与处理措施
3.1 对采煤工作面顶板离层水疏放
煤层开采，随着工作面的向前推进，离层空间形成，直罗组粗砂岩含水层虽然渗透性较弱，但具有孔隙水的特征，一旦离层形成，地下水通過原生裂隙、孔隙迅速充填离层带，使得离层空间成为一个相对稳定的“储水体”，此时整个地层处于平衡状态，随着工作面的继续推进，导水裂隙带不断向上发育，伴随着周期来压，原先的平衡被打破，导水裂隙带发育至充水离层，瞬间溃水。
根据离层水的形成机理，制定了对综采工作顶板砂岩含水层水超前预疏放方案，布置施工了104个顶板水疏放钻孔，共疏放水量65万m3，通过疏放含水层静储量，降低了水头高度，减少了采煤工作面顶板淋水现象，减少了顶板的泥化程度，从而增大了顶板的承载能力。
3.2 周期来压前顶板管理
加强采煤工作面周期来压预测预报管理工作，并将矿压预测预报及时下达给采煤区队；全面检修综采设备，特别是综采支架的检修；加快正规循环作业进度；加强上下顺槽超前支护管理。确保综采支架有足够的工作阻力。
若工作面周期来压前发生顶板破碎、煤壁片帮等现象且正常推进存在困难时，必须立即对工作面顶板破碎、煤壁片帮区域进行超前加固处理，然后再行通过。
3.3 周期来压时顶板管理
该矿利用工作面自有压风系统，使用注浆泵将马丽散（固安特）通过自攻钻杆注入碎散顶板、煤壁中，以使顶板、煤壁胶结在一起，从而预防顶板事故的发生和再次扩大，保证了工作面的正常推进。
3.3.1 顶板及帮部超前加固
为了确保在采煤过程中不出现片帮、漏顶现象，加快推进速度，根据采煤工作面的现场情况制定以下钻孔布置注浆方案（见图1）。
1）注浆孔参数。注浆孔孔深6m，上排注浆孔与垂直煤壁方向呈40°，下排注浆孔与垂直煤壁方向呈20°。
2）打孔。采用MYT—120/300C3型液压锚杆钻机或煤电钻施工钻孔。
3）注浆管路连接。在工作面对加固区域注浆完成后进行割煤移架，当支架伸缩梁能够靠近煤帮时，因第一次注浆时有冒落的大块矸石阻挡，部分区域的超前加固顶板注浆不一定能够将浆液注入到煤层岩石顶板，加固煤层顶板的效果不明显，根据现场情况，需对部分区域的煤层顶板进行再一次的超前加固。
3.3.2 片帮漏顶区矸石加固
根据工作面现场实际情况对破碎顶板进行加固，防止推进移架时顶板破碎矸石跨落（见图2）。
注浆孔布置方式：
1）注浆孔位置。在液压支架伸缩梁处往片帮漏顶区域上部施工钻孔，钻孔深度为4～5m，孔间距为2.5m左右，与垂直煤壁方向呈70°，根据现场对注浆孔的参数进行适当调整。
2）注浆孔参数。根据现场片帮漏顶情况，在伸缩梁处附近以70°左右的角度朝顶板施工钻孔。
3）打孔。因注浆区域为破碎矸石，钻孔无法成孔，因此使用自攻钻杆进行钻孔并注浆。
3.3.3 注浆操作步骤
在加固施工过程中，需要注意以下步骤：
1）孔位的设计。针对不同的注浆需要合理设计注浆参数，包括注浆孔深、方位角、孔径、封孔深度等参数。
2）钻孔。钻孔需尽量按照注浆钻孔孔位设计参数进行，对于塌孔严重区域可直接采用自钻式注射管实现钻孔和注浆一体化进行。
3）安设注射管。连接注射管和注射花管，按照封孔深度安装封孔器。
4）连接设备供风管路和注浆管路。注浆管路连接好后必须进行压浆试验，以检查和确定注浆设备及管路的有效性和可靠性，并在压浆试验中注意观察材料混合比例，保证注浆效果。
5）开始注浆。注浆过程中需按照注浆原则及时进行调整，密切观察注浆区域煤岩体变化，出现漏料、串浆现象要及时处理。
6）达到停注要求后停止注浆。一般按照注浆压力、注浆量及返浆情况现场确定停注时机。
7）换孔注浆。换孔注浆需及时，且拔注射枪前需向泵送少许单液浆冲洗注射枪防止堵塞枪头。
4.效果分析
通过对综采工作面离层水进行探放及顶板的加强管理，工作面顶板条件得到了有效改善，保证了原煤生产工作的安全、正常进行。
对策实施前后工作面影响时间缩短了67h，提高了设备的开机率，且多生产原煤N=67÷1.5×0.18=8.04万t，经济效益为MRB=500×8.04=4020万元（每个循环1.5h，每循环0.18万t原煤，每吨原煤按500元计算）。
5.结语
通过该综采工作面的实践说明，在顶板开采过程中，采取适当的顶板管理措施，在技术上合理，安全上可靠，有着显著的经济效益和社会效益，对类似条件矿井具有重要的参考价值。
参考文献
[1]何满朝，孙晓明.中国煤矿软岩巷道工程支护设计与施工指南[M].北京：科学出版社，2004.
[2]何满朝，彭涛.高应力软岩的工程地质特征及变形力学机制[J].矿山压力与顶板管理，1995（2）.
【关键词】煤矿开采；顶板；防治措施
1.某综采工作面概况
某综采工作面煤层平均厚度4.85m，走向斜长1390m，倾斜长度28m，采用综合机械化倾斜长壁采煤法。所采煤层为2#煤层，2#煤层直接顶为细粒砂岩、粉砂岩、泥岩组成的复合型顶板，遇水易变软泥化，在采煤过程中直接顶随采随落。
2.顶板影响的原因分析
采煤工作面软岩顶板管理，要从客观、主观方面进行改进，方能管理好采煤工作面的整体条件并实现安全回采，具体原因如下：因工作面上覆含有富水区，在采煤过程中，顶板会出现淋水现象，使得顶板遇水变软泥化，导致顶板失去承载能力。煤壁前方部分顶板、煤层很大程度由于支承压力的原因而被压裂，当工作面推至周期来压压力释放区域时，就会出现煤壁局部片帮或顶板冒顶现象。
3.预防与处理措施
3.1 对采煤工作面顶板离层水疏放
煤层开采，随着工作面的向前推进，离层空间形成，直罗组粗砂岩含水层虽然渗透性较弱，但具有孔隙水的特征，一旦离层形成，地下水通過原生裂隙、孔隙迅速充填离层带，使得离层空间成为一个相对稳定的“储水体”，此时整个地层处于平衡状态，随着工作面的继续推进，导水裂隙带不断向上发育，伴随着周期来压，原先的平衡被打破，导水裂隙带发育至充水离层，瞬间溃水。
根据离层水的形成机理，制定了对综采工作顶板砂岩含水层水超前预疏放方案，布置施工了104个顶板水疏放钻孔，共疏放水量65万m3，通过疏放含水层静储量，降低了水头高度，减少了采煤工作面顶板淋水现象，减少了顶板的泥化程度，从而增大了顶板的承载能力。
3.2 周期来压前顶板管理
加强采煤工作面周期来压预测预报管理工作，并将矿压预测预报及时下达给采煤区队；全面检修综采设备，特别是综采支架的检修；加快正规循环作业进度；加强上下顺槽超前支护管理。确保综采支架有足够的工作阻力。
若工作面周期来压前发生顶板破碎、煤壁片帮等现象且正常推进存在困难时，必须立即对工作面顶板破碎、煤壁片帮区域进行超前加固处理，然后再行通过。
3.3 周期来压时顶板管理
该矿利用工作面自有压风系统，使用注浆泵将马丽散（固安特）通过自攻钻杆注入碎散顶板、煤壁中，以使顶板、煤壁胶结在一起，从而预防顶板事故的发生和再次扩大，保证了工作面的正常推进。
3.3.1 顶板及帮部超前加固
为了确保在采煤过程中不出现片帮、漏顶现象，加快推进速度，根据采煤工作面的现场情况制定以下钻孔布置注浆方案（见图1）。
1）注浆孔参数。注浆孔孔深6m，上排注浆孔与垂直煤壁方向呈40°，下排注浆孔与垂直煤壁方向呈20°。
2）打孔。采用MYT—120/300C3型液压锚杆钻机或煤电钻施工钻孔。
3）注浆管路连接。在工作面对加固区域注浆完成后进行割煤移架，当支架伸缩梁能够靠近煤帮时，因第一次注浆时有冒落的大块矸石阻挡，部分区域的超前加固顶板注浆不一定能够将浆液注入到煤层岩石顶板，加固煤层顶板的效果不明显，根据现场情况，需对部分区域的煤层顶板进行再一次的超前加固。
3.3.2 片帮漏顶区矸石加固
根据工作面现场实际情况对破碎顶板进行加固，防止推进移架时顶板破碎矸石跨落（见图2）。
注浆孔布置方式：
1）注浆孔位置。在液压支架伸缩梁处往片帮漏顶区域上部施工钻孔，钻孔深度为4～5m，孔间距为2.5m左右，与垂直煤壁方向呈70°，根据现场对注浆孔的参数进行适当调整。
2）注浆孔参数。根据现场片帮漏顶情况，在伸缩梁处附近以70°左右的角度朝顶板施工钻孔。
3）打孔。因注浆区域为破碎矸石，钻孔无法成孔，因此使用自攻钻杆进行钻孔并注浆。
3.3.3 注浆操作步骤
在加固施工过程中，需要注意以下步骤：
1）孔位的设计。针对不同的注浆需要合理设计注浆参数，包括注浆孔深、方位角、孔径、封孔深度等参数。
2）钻孔。钻孔需尽量按照注浆钻孔孔位设计参数进行，对于塌孔严重区域可直接采用自钻式注射管实现钻孔和注浆一体化进行。
3）安设注射管。连接注射管和注射花管，按照封孔深度安装封孔器。
4）连接设备供风管路和注浆管路。注浆管路连接好后必须进行压浆试验，以检查和确定注浆设备及管路的有效性和可靠性，并在压浆试验中注意观察材料混合比例，保证注浆效果。
5）开始注浆。注浆过程中需按照注浆原则及时进行调整，密切观察注浆区域煤岩体变化，出现漏料、串浆现象要及时处理。
6）达到停注要求后停止注浆。一般按照注浆压力、注浆量及返浆情况现场确定停注时机。
7）换孔注浆。换孔注浆需及时，且拔注射枪前需向泵送少许单液浆冲洗注射枪防止堵塞枪头。
4.效果分析
通过对综采工作面离层水进行探放及顶板的加强管理，工作面顶板条件得到了有效改善，保证了原煤生产工作的安全、正常进行。
对策实施前后工作面影响时间缩短了67h，提高了设备的开机率，且多生产原煤N=67÷1.5×0.18=8.04万t，经济效益为MRB=500×8.04=4020万元（每个循环1.5h，每循环0.18万t原煤，每吨原煤按500元计算）。
5.结语
通过该综采工作面的实践说明，在顶板开采过程中，采取适当的顶板管理措施，在技术上合理，安全上可靠，有着显著的经济效益和社会效益，对类似条件矿井具有重要的参考价值。
参考文献
[1]何满朝，孙晓明.中国煤矿软岩巷道工程支护设计与施工指南[M].北京：科学出版社，2004.
[2]何满朝，彭涛.高应力软岩的工程地质特征及变形力学机制[J].矿山压力与顶板管理，1995（2）.