山东省田庄煤矿有限公司 山东 济宁 272103
摘要：本文主要针对薄煤层回采工作面展开探讨，明确了薄煤层回采工作面坚硬顶板的综合治理，提出了坚硬顶板治理的具体方法和措施，明确了治理过程中需要明确的一些关键环节，希望能够为今后的治理工作带来参考。
关键词：薄煤层；回采工作面；坚硬顶板；综合治理
前言
当前在煤层开采的过程中，要明确回采工作面坚硬顶板的一些问题。针对薄煤层回采工作面坚硬底板的综合治理，要不断提升治理的效果，对这里的方法和治理的方案进行更加清楚的布置，才能够确保治理的效果。
1、坚硬顶板采场矿山压力显现特征
1.1周期性的破断来压步距大、动载系数高
坚硬顶板的一大特点就是煤层采出后，采空区上方的顶板不能及时垮落，当悬露较大面积后，才突然破断冒落。造成坚硬顶板来压强烈的一个重要因素是直接顶垮落形成的垫层很薄，或者无垫层，老顶垮落的空间高度大，在变形能量释放的同时，大块顶板的岩石直接冲击砸在支架上。
1.2支架载荷高，且分布不均匀，合力点靠近后排支柱
支架载荷高是由于一次冒顶高，冒顶面积大，就承受的岩体自重而言，较普通采场大。顶板冒落时，支架要承受厚层且悬臂较长的顶板岩体。该岩体在破断之前的变形和蠕变，会使支架载荷迅速增高。
1.3坚硬顶板来压具有明显的时间差和步距差
坚硬顶板的破断规律一般是先离层后拉断，断缝往往超前在煤壁内，断裂后由于上覆岩层亦为坚硬岩层，则产生夹持作用，使断裂的岩块夹持在岩层和煤层之间，保持暂时平衡状态，只有当工作面即将推进至断裂线附近时，顶板才垮落，断裂与垮落都将产生两个尖峰载荷。如果上覆岩层较松软，支架又有强大的切顶能力，在暂时平衡瞬间，上覆载荷将迫使顶板垮落，这时的时间差和步距差较小。
2、薄煤层回采工作面坚硬顶板的综合治理
2.1工程概况
某煤矿是资源整合矿井，位于荥巩煤田中部，矿井单一开采石炭系太原群一1煤层，煤层厚0.8～1.2m，平均1.09m，煤层走向N105°E，倾向NE，平均倾角13°。顶板为L1—2灰岩，呈灰黑色厚层状，致密坚硬，普氏系F=5～6，煤层直接底为本溪组铝土质泥岩，厚2.7～33m，平均厚9.18m，其下伏岩层为奥陶系中统石灰岩，平均厚130m，为主要富含水层。矿井为单水平上下山开采，长壁式后退回采方法，爆破落煤，人工装煤，溜子运输，全部自然垮落法顶板管理。以前采煤工作面采用金属摩擦支柱，支撑强度底，存在安全隐患，现全部采用单体液压支柱支护工作面，安全效果好。
2.2采煤工作面的支护布置
2.1顶板压力计算
Pt=K.V.M=8×25×1.09=218KN/m2
式中:V－顶板岩石容重，25kN/m3;
M－采高;
K－采高系数，取8倍计算
2.2支柱布置方式
根据煤层赋存条件及围岩情况，工作面布置“二、四”排单体支柱支护管理，排距1.2m，柱距1m，密集切顶柱距0.3m，最大控顶距4.4m，最小控顶距2m，放顶步距2.4m，工作面全部采用DZ12—30/100单体液压支柱，额定工作阻力300kN，最大支撑高度1200mm，最小支撑高度800mm，伸缩行程400mm，额定工作液压16MPa。
2.3工作面支护密度核定
2.3.1应达到的支护密度
H=Pt/Pt'=218/240=0.91根/m2
式中:Pt－顶板压力，kN/m2;
Pt'－支柱实际阻力，额定阻力乘0.8系数。
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2.3.2实际支护密度
工作面斜长120m，最大控顶面积为528m2，基本支柱480根(含密集支柱为760根)，最低密度为0.91根/m2。
2.3.3比较
实际支护密度大于0.91根/m2，达到支护安全效果。
3、工作面端头治理
采煤工作面两端头也是事故多发地点，机头机尾设备宽，占用空间大，移机支回柱时易发生冒顶事故，且端头由于掘进施工对围岩的破坏和受水浸湿，底板变松软，抗压入强度降低，支护强度难保证。为了保证安全除按规定保质保量地搞好两巷超前支护和“四对八架”兀钢梁支护外，回采时，采取相应措施尽量减少对端头底板的破坏。
3.1回风平巷
该巷由于上部采空区水流人，极易浸润端头底板，该底板为遇水膨胀变软的粘土岩，随浸水程度和时间变化，抗压人强度发生较大变化，因此防治水是搞好上端头安全的重点。施工中，确保回风巷水沟排水畅通，不积水是主要措施，水量大时采取了加大水沟断面积和将水另行导走等措施，尽量减少对端头的浸水程度，缩短浸水时间。保证了上端头的安全要求。
3.2减少对端头底板的重复破坏
由于掘进巷道和采煤施工引起端头底板超前破坏，导至底板岩体的完整程度和抗压人强度降低，端头支护的强度减小，对端头安全管理带来威胁尽量减少对端头底板的重复破坏是端头治理的关键，因此采取了如下措施:一是掘进巷道时采用光爆，减少对围岩的破坏，同时加大运输巷上帮、回风巷下帮煤层底板锚杆支护强度，保证足够的锚固力;二是回采时，不过早地将掘进施工的锚网回撤或不回撤;三是采煤爆破时尽量减少对底板的破坏;采面下部炮眼眼底与底板保持0.1m左右的距离，并控制装药量;四是加大两端头及超前支架支柱的铁鞋面积;五是将下端头的点柱支护改为顺山棚支护。故而提高了两巷两端头的支护强度，满足了端头安全生产的需要。
4、构造地段的治理和收尾撤除的顶板管理
煤构造地段(断层、节理裂隙发育带、“二合顶”等)，是采煤工作面顶板治理的难点，施工中采取加大护顶面积和支护密度，提高支护强度和支护稳定性;将点柱支护改为一梁两柱走向板棚支护;机炮道内改为前探梁配贴帮柱(临时柱)支护;随采高的变化及时更换支柱，此外，对支柱的回撤在安全的前提下，还要采取如下措施。根据构造的变化情况及产状要素，在安全的前提下，及时调正支架的支护部位、支护方式和放顶步距;在压力大、悬顶大或顶板破碎易冒地段，增设木垛、俄棚支护;回撤过程中，先支好临时柱、护身柱，密切注意顶板、支架的变化，及时整改薄弱的支架，保证后部安全。采取上述措施，实行后安全推采过几十个构造带。
工作面撤除是采煤的最后环节，既要保证支护对顶板安全承载又要求撤除的工作量、劳动强度、撤面时间。对此采取了视工作面压力情况、后
（下转第287页）推广应用前；连续停工停产1个月以上复工复产前；由分管负责人组织有关业务科室、生产组织单位（工区）开展1次专项辨识；重点辨识作业环境、工程技术、设备设施、现场操作等方面存在的安全风险；补充完善重大安全风险清单并制定相应的管控措施；辨识评估结果作为编制安全技术措施依据。
5.2.4当发生死亡事故、涉险事故、出现重大事故隐患或省内发生重特大事故后，由矿长组织分管负责人和业务科室开展1次针对性的专项辨识，识别安全风险辨识结果及管控措施是否存在漏洞、盲区；补充完善重大安全风险清单并制定相应的管控措施；辨识评估结果用于指导修订完善设计方案、作业规程、操作规程、安全技术措施等技术文件。
6安全风险分级管控
6.1重大安全风险管控措施由矿长组织实施，有具体工作方案。人员、技术、资金有保障。在划定的重大安全风险区域设定作业人数上限。
6.2矿长每月组织对重大安全风险管控措施落实情况和管控效果进行一次检查分析，每月对评估出的重大安全风险管控措施落实情况和管控效果进行检查分析，针对管控过程中出现的问题调整完善管控措施，并结合年度和专项安全风险辨识评估结果，布置月度安全风险管控重点。
6.3分管负责人每旬组织对分管范围内月度安全风险管控重点实施情况进行一次检查分析，检查管控措施落实情况，改进完善管控措施。
6.4按照《煤矿领导带班下井及安全监督检查规定》，执行矿领导带班制度，跟踪重大安全风险管控措施落实情况，发现问题及时整改。
6.5公告警示。利用井口大屏幕、宣传牌板等方式，在入井等候大厅或存在重大安全风险区域的显著位置，公告存在的重大安全风险、主要管控措施、管控责任人、管控时间以及涉及资金。
7结论
综上所述，安全风险分级管控体系的建立，超前辨识预判区域、岗位存在的安全风险，加强过程管控，构建形成点、线、面有机结合、无缝对接的安全风险分级管控和隐患排查治理双重预防性工作体系，按照“分区域、分级别、网格化”的风险分级管控模式，实施安全风险差异化动态管理，明确每一处重大安全风险的管理责任，强化管控技术、制度、管理措施，将可能导致的后果限制在了可防、可控范围之内，在降低事故发生率方面，取得了良好的效果。
论文作者:张祥凯
论文发表刊物:《防护工程》2018年第24期
论文发表时间:2018/12/28
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