综采放顶煤工作面初采顶板预松动技术初探-山西兰花科技创业股份.PDF

综采放顶煤工作面初采顶板预松动技术初探 刘明亮 （山西兰花科技创业股份有限公司安监部） 摘 要：综放采煤初次来压是影响煤矿安全生产的重要因素之一，初采时不放顶煤也造成了 大量煤炭资源的浪费。本文初步探讨了在初采前采用“顶板松动巷”对顶板进行预松动之可 行性及其掘进和爆破松动之技术要点，意在变“初次来压”为 “周期来压”，消除初次来压 对安全的影响，并回收通常在初采时需丢弃的顶煤，进而提高回采率。经检索，目前在国内 还没有类似技术或相关报道，如试验可行，可创造巨大的的经济效益和社会效益。 关键词：综放采煤；初次来压；周期来压；顶板松动；回采率；爆破 目前，国内综采放顶煤工作面的回风巷、运输巷及切眼均沿煤层底板布置，初采时一般 不放顶煤。这种做法通常有以下缺点：（1）不回收顶煤，造成大量煤炭资源的浪费；（2 ）初 采时随着工作面推进，顶煤垮落后释放出大量瓦斯，而顶板初次垮落往往面积大、时间集中， 容易瞬时将采空区内积聚的大量瓦斯挤压到工作面，造成采煤工作面瓦斯超限；（3 ）顶板初 次来压不易控制，此间，工作面应力集中，易出现片帮、掉顶、压架、挤架等安全隐患，严 重影响安全生产。 有鉴于此，本文提出了综放工作面初采顶板预松动技术，意在变“初次来压”为正常的“周 期来压”，同时解决采煤工作面顶板初次垮落时存在的上述问题。 1 综放工作面初采顶板预松动技术实施方法 综放工作面初采顶板预松动技术主要思想是，在切眼的（前或后）上方，沿煤层顶板， 掘一条平行于切眼方向的巷道（下称顶板松动巷），在采煤前对该巷道的顶板进行提前爆破 松动，以保顶板随着工作面得推进及时垮落，变“初次来压”为正常的“周期来压”。 具体叙述如下： 1.1 顶板松动巷技术要求 1.1.1 顶板松动巷的位置 1.1.1.1 高低位置 考虑便于回采、有效松动顶板、减少切眼压力等因素，顶板松动巷沿煤层顶板比沿煤层 底板布置更具优越性。 1.1.1.2 相对切眼的前后位置 注：上部巷道为顶板松动巷道 如图 a，顶板松动巷道布置在切眼后上部。优点是：不影响采煤工作面的整体性和连续 性；由于爆破松动只是对局部顶板松动，不改变工作面整体应力分布状况。缺点是：在切眼 和松动巷道之间有一个煤柱（L ），对顶板有一定支撑力，随着工作面推进，顶板有可能不 能及时垮落。 如图 b ，顶板松动巷布置在切眼前上部。优点是：工作面的推进超过该巷道时，达到周 期来压步距，顶板可以及时夸落。缺点是，工作面推至松动巷下部附近时顶板压力较大，可 能造成架前冒顶或片帮（与煤层厚度及硬度有关）。 因此，顶板松动巷相对于切眼的前后位置应根据各个煤矿具体的煤层厚度、煤质硬度以及距 离各种煤柱和矿界线等实际情况确定。当煤质较硬、煤层较厚、切眼距离边界线和其他保护 煤柱距离近时，应考虑将顶板松动巷布置在切眼前部，反之则布置在切眼后部。 1.1.2 顶板松动巷的开口位置 主要有以下几种方法 注：平行于切眼的虚线巷道为爆破松动巷 a、如图 c，利用运输巷或回风巷平掘进顶板松动巷，缺点是两巷道平行开口的位置空顶面 积大，开口位置煤柱留设难度大；优点是施工方便，爆破方便。 b 、如图 d，利用目前许多煤矿采用的排瓦斯巷掘进顶板松动巷。优点是掘进方便。缺点： 一是当顶板松动巷布置在切眼后部时两巷立体交叉，影响切眼支护；二是爆破不便。 c、如图 e，利用与回风巷或运输巷平行的其他巷道掘进顶板松动巷。 1.1.3 顶板松动巷其他技术指标 1.1.3.1 顶板松动巷与切眼间煤柱宽度的确定 如图 a、图b 中。 顶板松动巷与切眼之间的煤柱宽度( L)越小越好。顶板松动巷位于切眼 后部时可减少煤柱对顶板的支撑力，利于顶板垮落；位于切眼前部时，可以减小切眼后煤壁 与爆破松动巷之间的悬臂梁的长度，减少支架压力。 1.1.3.2 顶板松动巷宽度、高度的确定 根据不同煤层厚度，顶板松动巷的宽度和高度以便于施工，兼顾掘进成本为原则。 1.1.3.3 顶板松动巷支护方式的确定 为利于顶板跨落，顶板松动巷应采用支架支护，而不可采用锚网支护方式。 1.1.3.4 顶板松动巷长度的确定 顶板松动巷长度可根据顶板岩层硬度并参考本矿周期来压步距确定，以爆破后不破坏工作面 通风系统为原则。 1.2 顶板松动巷内炮眼布置方式的确定 顶板松动巷内顶板松动炮眼布置方式，即炮眼的角度、深度、数量、分布方式、密度、 装药