1 概述
張集煤礦礦井設(shè)計(jì)能力為400萬t/a，高定位技改后生產(chǎn)能力將達(dá)到700萬t /a，井田走向長約7km，平均傾斜寬約8.5km，面積約60km2，主要可采煤層有13-1、11-2、8、6、1等五層，可采總厚度21.08 m，可采儲量686Mt,礦井設(shè)計(jì)服務(wù)年限122.5a。
2 工作面概況
1121（3）工作面屬張集礦井13-1煤，面長200m，回采長度1672.8m，工作面煤層厚度2.2～5.5m，平均厚度為4.1m，煤層傾角2～5°，平均傾角3°，煤層結(jié)構(gòu)簡單，煤層較穩(wěn)定，局部受構(gòu)造影響，煤層變薄、變軟，直接頂為泥巖，老頂為細(xì)砂巖，直接底為泥巖。
工作面液壓支架選型為ZZ6000/21/42，采用MG400/920—WD采煤機(jī)，SGZ800/800運(yùn)輸機(jī)。
3 工作面頂板管理措施
工作面頂板管理的基本要求是跟頂回采，保持頂板平整完好，不漏頂、掉頂；工作面兩端頭頂板支護(hù)安全可靠，保證足夠的通風(fēng)空間和行人安全，為回采創(chuàng)造良好的條件。
工作面在復(fù)合型頂板、“三軟煤層”、構(gòu)造多等復(fù)雜條件影響下，頂板壓力顯現(xiàn)強(qiáng)烈，給生產(chǎn)管理帶來很大的壓力。通過現(xiàn)場的不斷摸索實(shí)踐，針對具體情況采用了以下幾中的措施來加強(qiáng)工作面和兩端頭的頂板管理。
3.1 工作面回采工藝
3.1.1 工藝流程
斜切進(jìn)刀→打三角煤→割煤→移架→推溜→斜切進(jìn)刀
3.1.2 支護(hù)方式 采煤機(jī)割煤后，及時(shí)伸出支架的伸縮梁護(hù)住煤頂，護(hù)幫板護(hù)住煤幫，移架采用帶壓移架，少降快拉。移夠步距后立即升架，并將護(hù)幫板打至煤壁。
3.1.3 采空區(qū)處理 全部垮落法。
3.2 礦壓觀測及預(yù)測預(yù)報(bào) 1121（3）工作面共安裝液壓支架136架，采用ZYDC－3型綜采液壓支架壓力自記儀測定液壓支架工作阻力，在整個(gè)工作面布置5條測線，每條測線布置兩個(gè)測站，共裝10塊壓力表，測出支架前后立柱的初撐力、工作阻力和末阻力等數(shù)據(jù)，掌握工作面頂板壓力大小、支架增阻狀況。在軌道順槽和運(yùn)輸順槽內(nèi)每隔3～5m用液壓式單體支柱測壓儀測定單體支柱的工作阻力，上下兩巷各布置3塊壓力表。從而分析頂板初次來壓步距、周期來壓步距等工作面及兩巷礦壓顯現(xiàn)及其變化規(guī)律，合理進(jìn)行工作面及兩端頭管理頂板。
頂板事故大多數(shù)是在頂板壓力異常而作業(yè)人員又沒有意識到的情況下發(fā)生的。由于預(yù)測不及時(shí)，現(xiàn)場沒有采取針對性的措施加強(qiáng)管理，從而導(dǎo)致垮棚、冒頂事故。這種情況在煤礦頂板事故中較為常見，因此技術(shù)管理方面就必須提前進(jìn)行頂板壓力的預(yù)測預(yù)報(bào)工作。一般在以下三種情況時(shí)頂板壓力顯現(xiàn)會出現(xiàn)異常：①工作面遇到斷層、褶曲等異常構(gòu)造時(shí)。②頂板巖性發(fā)生變化，由堅(jiān)硬頂板變?yōu)槠扑轫敯澹换蝽敯逵辛芩畷r(shí)。③回采速度放慢，不能按正常循環(huán)回采時(shí)。
除了礦設(shè)立的地質(zhì)預(yù)測預(yù)報(bào)機(jī)構(gòu)，綜采隊(duì)安排專人負(fù)責(zé)此項(xiàng)工作，使頂板管理具有較強(qiáng)的針對性。
3.3 回采期間工作面頂板管理
3.3.1 常用措施 ①加強(qiáng)設(shè)備檢修，提高開機(jī)率，保證工作面推進(jìn)度，確保工作面快速推進(jìn)(工作面平均月進(jìn)177.8m，最高月進(jìn)度為232.6m)。②生產(chǎn)中采用追機(jī)作業(yè)方式，移架時(shí)帶壓移架，移架后及時(shí)用護(hù)幫板護(hù)幫，局部若有片幫掉頂現(xiàn)象，抵車后及時(shí)拉超前支架支護(hù)頂板。③工作面支架初撐力達(dá)到額定工作阻力的80％，泵站壓力不得小于30MPa，使支架有較高的初撐力，減少頂板對煤幫壓力，較好地控制住片幫、掉頂事故的發(fā)生。
3.3.2 支架管理 液壓支架在移動(dòng)過程中的穩(wěn)定性較差，生產(chǎn)過程中，嚴(yán)格控制工作面采向，對歪架及時(shí)采用支架本身的調(diào)架千斤頂和DZ-28單體進(jìn)行調(diào)整，使支架頂粱與工作面頂板接觸嚴(yán)密，迎山有勁；支架間做到不擠不咬，相鄰支架間的錯(cuò)茬合理，架間空隙均勻，前探梁升起，護(hù)幫板與煤壁接實(shí)，嚴(yán)格控制端面距；端頭支架易發(fā)生歪架現(xiàn)象，影響安全生產(chǎn)，對端頭支架增設(shè)防倒千斤頂，確保支架處于良好狀態(tài)。
3.3.3 工作面規(guī)格質(zhì)量管理 嚴(yán)格按回采層位組織施工，采高控制在3.8m左右，保持頂、底板平整，回采過程中工作面支架帶線作業(yè)，做到煤壁、支架、鏈板機(jī)成直線；支架垂直鏈板機(jī)、不歪斜。
3.4 端頭頂板管理 工作面上下端頭煤壁三角處因受兩巷及工作面采動(dòng)影響壓力大，易發(fā)生片幫掉頂，對此在上下端頭煤壁三角處架設(shè)斜跨棚和順山棚，加強(qiáng)端頭頂板管理?？绻ぷ髅鏅C(jī)頭、機(jī)尾用7.0m長11#工字鋼設(shè)雙排挑棚，一梁四柱，隨機(jī)頭、機(jī)尾交替邁步前移；上下隅角受錨梁網(wǎng)支護(hù)影響，收角后上下隅角不能及時(shí)充分冒落，超前工作面煤壁5m提前將錨索退錨，在上下隅角切頂線處用單體加補(bǔ)密集切頂點(diǎn)柱，用材料將上下隅角充填實(shí)。
3.5 過斷層期間頂板管理 1121（3）工作面屬“三軟”煤層，而裝備的機(jī)電設(shè)備功率較大，過斷層一般采用硬過法。過斷層期間工作面煤巖結(jié)合部的頂板管理非常重要，同時(shí)存在較大難度。除了要進(jìn)行正常的頂板管理方式外，要采取一些有針對性的措施。
3.5.1 控制采高，減少破頂范圍及破頂量。當(dāng)工作面距斷層面10m時(shí)，提前俯采或仰采逐步降低工作面采高，采高降到3.2m左右，進(jìn)入斷層帶時(shí)，采高控制在2.8m以內(nèi)。剎底或飄車時(shí)每刀剎底或飄車量不超過100mm，工作面上下出口與巷道保持一致。
3.5.2 快速擦頂移架，減少空頂時(shí)間。拉架時(shí)，先降后立柱，再同時(shí)降前立柱和移架，待支架移動(dòng)后，立即將降柱手把扳回零位，使之擦頂移架。工作面頂板破碎段，拉架的錯(cuò)茬距離不小于15m，以此保證頂板的整體。
3.5.3 斷層影響范圍內(nèi)嚴(yán)格進(jìn)行追機(jī)作業(yè)，只準(zhǔn)一茬拉架，其它茬不得拉架，以此保證移架時(shí)供液系統(tǒng)的液壓，從而達(dá)到快速移架的要求。
3.5.4 對發(fā)生的頂板事故及時(shí)處理。當(dāng)工作面出現(xiàn)掉矸、掉頂現(xiàn)象，應(yīng)立即處理，防止事故擴(kuò)大，同時(shí)，對片幫掉頂處可適當(dāng)多進(jìn)刀，以便及時(shí)拉架支護(hù)。工作面若發(fā)生較為嚴(yán)重的冒頂事故，確實(shí)無法推進(jìn)時(shí)，可采取使棚的方法管理煤壁和頂板。
3.6 工作面更換大件時(shí)的頂板管理 工作面更換部分大件，檢修人員有時(shí)需要在支架下煤壁附近作業(yè)，一方面要求作業(yè)人員具備較好的安全自保意識，在作業(yè)前認(rèn)真細(xì)致觀察頂板及煤壁情況，不站在架間作業(yè)；另一方面需要采取一些相應(yīng)的措施加強(qiáng)頂板、煤壁支護(hù)。
3.6.1 更換煤機(jī)大件，應(yīng)將提前煤機(jī)停放在頂板較為完好處，支架留出步距，使用半圓木對煤幫進(jìn)行背幫處理，半圓木放在護(hù)幫板中間位置，使用支架護(hù)幫板將半圓木抵在煤幫，背嚴(yán)、背實(shí)。
3.6.2 更換支架頂粱、前探梁，需要降下支架，頂板出現(xiàn)較長時(shí)間的空頂現(xiàn)象，安全威脅大。采取的做法是在檢修支架的兩端支架上架圓木，提前一至兩個(gè)小班開始上圓木，工作面每推進(jìn)兩刀上一根，圓木合理搭接在兩側(cè)支架上，有效支護(hù)檢修支架上方頂板。
4 結(jié)語
大采高綜采工作面回采過程中的頂板管理是工作面生產(chǎn)管理和安全管理中的一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)，1121（3）工作面在復(fù)合型頂板、“三軟煤層”、構(gòu)造多等復(fù)雜條件影響下進(jìn)行回采，共生產(chǎn)原煤2164986噸，回采期間未發(fā)生一起頂板傷人事故，也為發(fā)生過冒頂事故，工作面質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化一直保持行業(yè)一級水平?？梢?，通過改進(jìn)和加強(qiáng)頂板管理，取得了較好的效果。
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