摘要：采煤工作面破碎顶板端面冒顶是影响安全及生产效率的重要原因，该文分析其内外因素，采取相应措施，加强顶板控制，降低冒顶事故，实现安全、高产、高效。
关键词：破碎顶板 控制 推进速度 初撑力
田陈煤矿位于滕南煤田中部，主采3煤，采掘机械化率100％，目前实际生产能力1．8Mt/ a。综采工作面主要布置在3下煤层，3下煤层顶板为泥岩或砂泥岩，易破碎，稳定性差，综采工作面顶板控制的关键是端面顶板的维护与控制，因为端面顶板基本属无支护区，是工作面顶板控制的最薄弱环节．找出控制方法．对安全生产有重大意义。 I端面冒顶的因素 1.1地质因素
煤与围岩的强度、节理、裂隙、断层、褶曲等地质构造是影响顶板稳定与否的内因；通常煤、岩层强度低，层理、裂隙发育，断层构造带是造成顶板岩层破碎易冒的重要因素。随工作面开采，煤层与围岩相对稳定的力学结构遭到破坏，顶板岩层应力通过煤层释放给底板岩层，若煤层强度低、易碎，顺板岩层应力无法或完全释放到底板岩层，从而导致顶板破碎。岩层的层理、裂隙是决定岩体强度的重要特征，层理、裂隙越发育，岩性越弱，强度越低，顶板岩层也越易冒落。断层、褶曲等地质构造带易造成顶板破碎、易冒，构造带与工作面夹角越小，揭露破碎带越宽，对工作面产生冒顶的影响也越大，断层落差越大；附近涨性构造裂隙越发达，岩性越松软，冒顶可能性也越大。 1.2 端面距
若冒落程度用冒落范围占工作面总长的百分比表示，端面距越大，冒落程度随之增加（如图I）。但有的工作面梁端距近为零，仍发生不少冒顶，这说明端面距不是影响顶板冒落的唯一因素，它受诸多因素影响。
1.3毛工作面推进速度
以下内容需要回复才能看到
顶板冒落程度与工作面推进速度有直接关系，工作面推进速度增加，工作面支护速度也加快，减少了煤与围岩的变行，减少了工作面冒顶。田陈煤矿综采工作面1994－1995年平均日推进2m，端面顶板极难控制，冒顶事故经常发生，2001－2002年平均日推进达到6.2m，工作面冒顶事故基本杜绝。工作面推进速度越快冒落程度越小（如图2）。
1．4支架初撑力
平均支护强度与冒落程度大致呈双曲线关系（如图3），且明显变化区间在250一300kN/m2之间，低于此阻力端面冒落急剧增加，高于此阻力，对端面冒顶的影响不大，如把支架平均支护强度控制在250一300kN/m2，就会减少端面冒顶。要保证支架的支护强度首先要确定支架初撑力，但实测表明，支架初撑力合格率平均只有70%左右，其主要原因：
(1)支架供液时间短，多支架同时供液；(2)泵站压力不足，阀及管路泄漏；(3)
21
支架立柱、前梁千斤顶窜液；(4)支架上有浮煤、浮矸；(5)工作面底板松软；(6)泵站流量小，主管路内径细，供液不足。 1.5支护状态
良好的支护状态，会提高支架对顶板的控制能力，减少冒顶事故发生。由于采煤工艺不当，伪倾角掌握不好，造成运输机上窜下滑，支架不再垂直工作面，支架间呈台阶错茬，影响了支架支护状态；有时支架各立柱升柱不平衡，造成顶梁歪斜，不能平行支护顶板，形成顶梁与顶板线接触；有时出现歪架、咬架，调架不及时等，都会降低支架支护质量，导致顶板事故发生。 2破碎顶板的控制 2.1支架选型
煤层顶板不稳定，工作面尽量选择前梁具有伸缩性能的支架，采煤机通过后立即前移支架，支护刚暴露顶板时，伸出伸缩梁，最大限度缩小端面距。若煤壁折帮，可在煤机割煤前拉架，将支架前梁移至煤帮，即超前支护，在破碎顶板管理中也极为有效。
2.2顶板铺金属网
破碎顶板在进人顶梁上方时已很破碎，且在顶梁上方形成厚度不等的浮矸层，移架时，浮矸从架间及端面漏下，也可造成端面冒顶扩大；铺顶网能使破碎顶板形成一个整体，达到改善顶板之功效。顶网一般铺双层，这对顶板管理有以下好处：（1）防止架间、端面漏歼，改善顶梁与顶板的接触状态；（2）有利于提高平均支护强度及围岩刚度；（3）有利于防止煤壁少片帮，减少片帮深度。 2.3带压擦顶移架
当采用正常操作程序降架移架，很难保持破碎顶板的完整性时，应采取带压擦顶移架。移架时，先启动推拉千斤顶，再逐渐卸载，使梁与顶板保持一定的支撑阻力，带压前移。这样顶板不会出现明显松动，可有效控制顶板。 2.4安设初撑力保证阀
人工操作移架时，为提高移架速度，常因供液时间短，支架初撑力达不到额定初撑力。安设初撑力保证阀后，即使松开操作手把，支架仍可继续增压，直到达到额定初撑力后，才停止供液。
矿井防治水技术措施
1．地表水治理措施
(1)合理确定井口位置。井口标高必须高于当地历史最高洪水位，或修筑坚实的高台，或在井口附近修筑可靠的排水沟和拦洪坝，防止地表水经井筒灌入井下。
(2)填堵通道。为防雨雪水渗入井下，在矿区内采取填坑、补凹、整平地表或建不透水层等措施。
(3)整治河流。①整铺河床。河流的某一段经过矿区，而河床渗透性强，可导致大量河水渗入井下，在漏失地段用粘土、料石或水泥修筑不透水的人工河床，以制止或减少河水渗入井
22
下。②河流改道。如河流流入矿区附近，可选择合适地点修筑水坝，将原河道截断，用人工河道将河水引出矿区以外。
(4)修筑排(截)水沟。山区降水后以地表水或潜水的形式流入矿区，地表有塌陷裂缝时，会使矿区涌水量大大增加。在这种情况下，可在井田外缘或漏水区的上方迎水流方向修筑排水沟，将水排至影响范围之外。 2．地下水的排水疏干 在调查和探测到水源后，最安全的方法是预先将地下水源全部或部分疏放出来。疏干方法有3种：地表疏干、井下疏干和井上下相结合疏干。
(1)地表疏干。在地表向含水层内打钻，并用深井泵或潜水泵从相互沟通的孔中把水抽到地表，使开采地段处于疏干降落漏斗水面之上，达到安全生产的目的。
(2)井下疏干。当地下水源较深或水量较大时用井下疏干的方法可取得较好的效果。根据不同类型的地下水，有疏放老孔积水和疏放含水层水等方法。 3．地下水探放
(1)矿井工程地质和水文地质观测工作。水文地质工作是井下水害防治的基础，应查明地下水源及其水力联系。
(2)超前探放水。在矿井生产过程中，必须坚持“有疑必探,先探后掘”的原则,探明水源后制定措施防水。
4．矿井水的隔离与堵截
在探查到水源后，由于条件所限无法放水，或者能放水但不合理，需采取隔离水源和堵截水流的防水措施。
(1)隔离水源。隔离水源的措施可分为留设隔离煤(岩)柱防水和建立隔水帷幕带防水两类方法。
①隔离煤(岩)柱防水。为防止煤(矿)层开采时各种水流进入井下，在受水威胁的地段留一定宽度或厚度的煤(矿)柱。防水煤(矿)柱尺寸的确定应考虑到含水层的水压、水量、所开采煤(矿)的机械强度、厚度等因素及有关规定，并通过实践综合确定。
②隔水帷幕带。隔水帷幕带就是将预先制好的浆液通过由井巷向前方所打的具有角度的钻孔，压入岩层的裂缝中，浆液在孔隙中渗透和扩散，再经凝固硬化后形成隔水的帷幕带，起到隔离水源的作用。由于注浆工艺过程和使用的设备都较简单，效果也好，因此国内外均认为它是矿井防治水害的有效方法之一。
(2)矿井突水堵截。为预防采掘过程中突然涌水而造成波及全矿的淹井事故，通常在巷道一定的位置设置防水闸门和防水墙。 5．矿山排水
矿山的排水能力要达到以下要求。 (1)金属非金属矿山。井下主要排水设备，至少应由同类型的3台泵组成。工作泵应能在20h内排出一昼夜的正常涌水量：除检修泵外，其他水泵在20h内排出一昼夜的最大涌水量。井筒内应装备2条相同的排水管，其中1条工作，1条备用。
水仓应由两个独立的巷道系统组成。涌水量大的矿井，每个水仓的容积，应能容纳2～4h井下正常涌水量。一般矿井主要水仓总容积，应能容纳6～8h小时的正常涌水量。
导水通道检测
矿体及其周围虽有水存在，但只有通过某种通道，它们才能进入井巷形成涌水或突水。涌水通道可分为地层的空隙、断裂带等自然形成的通道和由于采掘活动等引起的人为涌水通道两类。
23
1．自然导水通道
(1)地层的裂隙与断裂带。坚硬岩层中的矿床，其中的节理型裂隙较发育部位彼此连通时可构成裂隙涌水通道。依据勘探及开采资料，我们把断裂带分为两类，即隔水断裂带和透水断裂带。
(2)岩溶通道。岩溶空间极不均一，可以从细小的溶孔直到巨大的溶洞。它们可彼此连通，成为沟通各种水源的通道，也可形成孤立的充水管道。我国许多金属与非金属矿区，都深受其害。欲认识这种通道，关键在于能否确切地掌握矿区的岩溶发育规律和岩溶水的特征。 (3)孔隙通道。孔隙通道主要是指松散层粒间的孔隙输水。它可在开采矿床和开采上覆松散层的深部基岩矿床时遇到。前者多为均匀涌水，仅在大颗粒地段和有丰富水源的矿区才可导致突水；后者多在建井时期造成危害。此类通道可输送本含水层水入井巷，也可成为沟通地表水的通道。 2．人为导水通道
这类通道是由于不合理勘探或开采造成的，理应杜绝产生此类通道。
(1)顶板冒落裂隙通道。采用崩落法采矿造成的透水裂隙，如抵达上覆水源时，则可导致该水源涌入井巷，造成突水。
(2)底板突破通道。当巷道底板下有间接充水层时，便会在地下水压力和矿山压力作用下，破坏底板隔水层，形成人工裂隙通道，导致下部高压地下水涌入井巷造成突水。
(3)钻孔通道。在各种勘探钻孔施工时均可沟通矿床上、下各含水层或地表水，如在勘探结束后对钻孔封闭不良或未封闭，开采中揭露钻孔时就会造成突水事故。 3．导水通道探测技术
导水通道的探测分析技术主要有：
(1)用音频电穿透仪探测含水层与导水构造； (2)用地震勘探仪和组合测井仪探测地质构造； (3)通过地质构造检测水位；
(4)用同位素质谱仪对矿山地下水中环境放射性同位素3H、l4C的能谱进行测定用以判断地下水年龄；
(5)用离子色谱仪、高压液相色谱仪对矿山地下水中常量、微量的离子进行分析。
李雅庄矿井直流电法超前物探防治水管理制度
李雅庄煤矿属带压开采矿井，上组煤带压约4MPa,下组煤带压约6MPa。因此，在巷道掘进过程中，必须遵照执行《煤矿安全规程》及有关防治水等管理规定，必须坚持“预测预报、有疑必探、先探后掘、探治结合”的防治水方针，在矿井巷道开拓、掘进生产过程中必须严格使用直流电法仪物探技术手段。为此，特制定以下管理制度。
一、直流电法超前物探范围规定 1、主要掘进煤巷在掘进期间必须使用直流电法仪物探技术手段进行超前探测。
2、水平及采区大巷，必须对超前的一条巷道进行超前探测。 3、在预测巷道前方存在构造异常或富水异常的情况下，必须进行超前物探。 二、物探前对掘进巷道工作面的要求 1、开掘巷道工作面后140米范围内严禁有积水浮煤，物探通知单下发队组后必须把积水浮煤清理干净。否则，每有一处积水浮煤处罚队组200元。
24
2、开掘巷道工作面后500米范围材料必须摆放整齐，以利于物探布线。否则，每影响布线一处处罚队组100元。
3、物探前，巷道迎头必须达到成巷标准要求，严禁有空顶现象。
4、开始物探时，严禁工作面综掘机、皮带等电器设备运行，应停止掘进，队干按排干临时性的任务。否则，不听从物探人员指挥，对跟班队干处罚100元。
5、施工单位作业人员要注意保护物探布桩、线，严禁拿、碰、踩、压所布线、桩。否则，造成物探布桩、线及仪器丢失、损坏队组照价赔偿。
6、在物探时，队组队干必须有一人紧盯现场积极配合物探人员物探作业。否则，队干不亲临现场对队长及分管技术员各处罚50元。
三、允许掘进距离的规定
1、进行超前探测的巷道，掘进期间必须执行允许掘进通知单制度。 2、按照《水文地质规程》，结合矿井实际留设防防水煤柱：煤巷留设30 米，岩巷留设20米。
3、对进行物探的巷道，严格以导线点控制允许掘进距离，并要求生产队组到位置后及时通知地测科再次进行超前探测。若队组施工到位不进行汇报处罚队组技术员50元。
四、直流电法物探技术管理规定
1、根据矿井生产计划安排地测科必须及时编制季、月物探作业计划，确定全月物探工作任务。否则，不作计划或编制不及时，对责任人处罚100元。
2、地测科必须每季末编写本季度、本月物探工作总结，经科逐级审查后报矿总工程师审批。否则，编写不及时，对责任人处罚100元。
3、地测科物探后必须及时向有关领导及相关科室下发物探成果通知单。物探成果通知单经科长审核报矿总工审批后签发。否则，下发不及时，对责任人处罚50元。
4、巷道物探后，经物探成果分析前方有异常区需进行钻机防探水时，地测科必须向有关领导及单位下发停掘通知单、防探水技术设计书，施工队组技术员编制防探水安全技术措施。否则，不及时下发停掘通知单、防探水技术设计书和防探水安全技术措施对责任人处罚100元。
5、当队组掘进对巷道物探段揭露后，地测科派专人及时到现场观测分析物探情况，并填写验证结果报矿总工。
6、地测科物探资料必须建立专门台帐，并有目录和编号。 五、直流电法仪防探水管理制度
1、机电科全面负责注浆机、钻机、钻杆、钻头等防探水设备的保养、完善和存放管理工作。否则，防探水设备不完善不能正常使用，一次处罚科长100元。
2、调度室全面负责防探水设备的运输协调工作。若防探水设备不能按时运送到工作面对调度主任处罚100元。
3、地测科全面负责防探水期间技术业务把关工作。若防探水设计不合理，对主管技术员处罚100元、科长处罚50元。
4、安全科、生产科全面负责防探水安全技术把关工作，杜绝发生安全事故。否则，发生一次处罚科长100元。
5、施工队组在防探水前必须按设计安设空口管，严格执行防探水安全技术措施。否则，一处不按标准执行处罚队干三职各50元。
25
六、奖罚制度
1、直流电法仪超前探测使用钻机防探水期间地测科必须排出跟班表组织进行跟班，跟班一次奖励50元，一次不跟班处罚100元。
2、直流电法仪超前探测每月坚持定期按计划开展，探测成果准确率在50%以上，对地测科每月奖励1000元。
3、地测科不按规定使用直流电法仪超前探测，对地测科一次处罚200元，对物探责任人处罚50元。
26