1、採煤工作面區域性片幫冒頂原因分析及其控制
採煤工作面在生產中經常發生片幫冒頂事故，這不僅使工作面經常處於半停產狀態，而且造成機械裝置的損壞，採煤機開機率下降，導致採煤工作面產量和效益的降低，同時對人身安全造成嚴重威脅。
隨著現代化採煤技術的不斷發展，綜合機械化採煤不斷地應用於生產中，採煤工作面如何提高勞動生產率、降低生產中各個環節的影響、提高採煤機，開機率已成了採煤區隊的主攻課題。我礦自2023年成立採煤以來，隨著生產實踐經驗的不斷積累和專業技術人員素質的不斷提高，採煤機械裝置的效能逐漸得到了進一步的發揮，使得採煤機開機率有了明顯提高，經濟效益得到了穩步提高。但在生產中經常發生採煤工作麵片幫冒頂事故，導致採煤工作面產量和效益的降低，同時對人身安全造成嚴重威脅。
1.1 採煤工作麵片幫冒頂的特點
(1)在中等穩定或不穩定頂板條件下，遇有節理發育或鬆軟煤層，往往是先片幫後冒頂，繼而片幫冒頂交替出現。
(2)遇有區域性偽頂或直接頂岩塊破碎垮落，使支架接頂不好，造成區域性頂板岩層懸空，如遇裝置故障或移架操作不當，就會導致頂板懸空岩層再次垮落，發展成為較大規模的片幫冒頂，即「小冒引起大冒」。
(3)地質破碎帶或煤巖鬆軟帶，易引起片幫冒頂，其特點是在破碎帶附近長期連續發生，直至過完破碎帶為止。
(4)隨著液壓支架的反覆解除安裝，不斷破壞岩層的暫時平衡狀態，使片幫冒頂範圍反**展與擴大。
1.2 採煤工作麵片幫冒頂原因
(i)礦壓因素。常見的礦壓因素有承壓煤柱或週期來壓導致礦壓顯現異常，造成回採過程中區域性應力增高而導致煤壁片幫，引發片幫冒頂事故
(2)地質因素。地質破碎帶或煤層鬆軟帶，易引起片幫冒頂，臨近斷層、褶曲軸部等構造的部位，特別是在直接頂由強度較低，分層厚度較小的岩層組成的條件下。採時遇見斷層和褶曲而引發了區域性片幫冒頂，對生產造成了很大影響，
(3)採煤工作面管理及操作不當。如移架不及時或移架中沒有採用帶壓擦頂移架，工程質量低劣或支架端麵距超規定值，懸頂時間超過規定，工作面推進速度低於一定值，支架初撐力和工作阻力達不到額定值或採高超過支架的最大支撐高度造成頂板大面積來壓，頂板產生台階下沉及煤壁片幫冒頂事故的發生。
(4)液壓支架的反覆支撐與解除安裝造成採煤工作面頂板破碎以及支架前梁接頂不好，形成端麵壓力增大而造成片幫冒頂。
（5）支架的初撐力低也是造成煤壁片幫的—個原因，現場使用的乳化幫浦壓為28mpa，而實際應為30mpa以上，由於初撐力低，所以支架只能在「等壓」，在「等壓」的同時也就將上覆岩層的力傳到了煤壁上，從而造成了煤壁始終是壓力高峰區，而出現大塊煤片幫現象，也正是煤壁向外卸壓和表現。正是由於支架的初撐力低，再有大部分支架立柱密封不好竄液，使支架的初撐力及工作阻力均達不到正常要求，就不可能使支架在頂板大面積運動前保持高承壓的工作狀態，這種情況下老頂不能及時切斷，從而將應力傳遞到了煤壁承載，因而煤壁被壓酥；出現片幫，向外卸壓。
1.3 防治片幫冒頂的措施
1.3．1 提高支架的初撐力和工作阻力
從控制理論講，支架初撐力大，能夠預先控制頂板，既有利於防止直接頂離層，又有利於支架的穩定。可縮量大、阻力可靠則可以緩衝老頂的壓力，能夠按設計要求，可靠地保證對頂板的控制。
(1)首先盡可能提高幫浦站的供液能力或選擇高壓幫浦站的供液系統，儘量減少液壓系統的跑、冒、滴、漏現象和工作面液壓系統的竄液問題。
(2)正確操作支架，在移架公升柱後，不要立即把公升柱手把打回零位，以提高初撐力。
(3)充分利用支架的初撐力，及時有效地支護頂板。①帶壓移架，移架時降柱高度控制在100 mm以下，擦頂前移(或用單體幫架前移)，支架公升柱後，操作手把延時回零，以提高實際初撐力；②發揮支架
前梁千斤頂的作用，保持支架頂樑處於近水平狀態，樑端略高於梁尾，防止向煤壁竄矸；③靈活操作，及時支護，一般移架滯後於採煤機滾筒不大於5架，不少於3架，否則應停機移架；④對於頂板冒落高度》
500 mm的，應及時在頂樑上架設木垛，防止冒頂的繼續發展。
1.3．2 改進採煤生產工藝和操作技術加強工程及裝置管理
(1)要防止採高超過設計要求。因設計的採高是綜合地質，礦壓等多方面因素而制定的，如果採高超過設計要求，就會有特殊情況發生，如支架初撐力達不到規定要求而接頂不嚴密，造成頂板離層，在動態應力的影響下造成煤壁片幫，導致端麵距增大，頂板懸露時間過長而造成冒頂等現象的發生。
(2)當頂板及煤體破碎時，減少採煤機的一次進刀量，以提高牽引速度，實行淺截快跑。提高採煤機的截割速度，就可以縮短工作面生產的迴圈時間，儘量減少了機道頂板暴露的面積和時間。頂板暴露的面積和時間對頂板端麵破碎起著制約因素，而工作面機道頂板暴露面積的大小和時間很大程度上取決於滾筒的截深及採煤機的牽引速度。
因此，在實踐中要根據適合採場的地質條件及生產條件選擇合理的截深和速度，減少頂板的暴露面積和時間。這樣，可以充分利用超前壓力落煤，使機組負荷減小，執行穩定，速度快，使頂板壓力顯現較均衡，頂板下沉量小，避免了片幫冒頂事故。
(3)加強採煤工作面機電裝置的管理。強化檢修質量，加強裝置使用過程中的維護和保養，標準操作，保證運輸系統包括膠帶輸送機、**機、刮板輸送機的狀態完好，能夠正常運轉，實現各**點的連
續運輸；保證採煤機檢修，能夠實現順利的割煤，提高採煤機的開機率；加強乳化液幫浦站及液壓系統的檢修質量，使幫浦站執行可靠，幫浦壓穩定，達到額定的工作壓力，保證支架的初撐力，使採煤機割煤後液壓支架能及時進行支護，可以避免或減少片幫冒頂事故，從而可以保證工作面的工程質量，可使生產連續、穩定、均衡的進行。
1.3．3 加強煤壁空頂區的管理，首先要控制樑端空頂寬度，據統計由於樑端空頂造成頂板冒落的事故佔採面冒頂事故的94％ 。其次對於片幫嚴重的，可採用使用單體配合木料打住煤幫、錨桿加固煤幫或者向煤壁加註高分子材料的方法加固頂板。
1.3．4 優化採區及工作面設計
因為當煤層節理與工作面平行時，工作面很容易發生片幫事故。若頂板岩層節理與工作面平行或節理發育時，給頂板管理造成困難，容易發生冒頂事故。採面設計時，使工作面與煤層節理垂直或斜交，可以減少片幫冒頂次數。
2.1正常時期的頂板管理
正常回採期間，要合理掌握機組的割煤速度，採用追機移架的方法對頂板進行及時支護，運用及時移架少降快移一次到位的方式移架，使移架推溜速度保持協調一致，採煤機割煤後，要及時移架，正常移架滯後採煤機後滾筒3～5架，避免出現頂板長時間大面積暴露。頂板破碎、煤壁片幫嚴重地段及時拉移超前架支護配合伸縮梁和護幫板控制好煤幫。同時要準確地掌握來壓步距，根據我礦與山東科技大學合作研究的《大採深條帶採圍岩關係研究》取得的成果和我礦回採多個工作面實踐得出預計工作面初來壓步距24~27m，週期來壓步距為12~13m，我礦深部開採的三四採區的礦壓觀測結果，初次來壓初來壓步距35m,週期來壓步距為18m左右，來壓前要超前控制頂板，提高支架初撐力，除及時維護頂板外還要加快工作面推進速度，盡快把頂板來壓甩到採空區，把週期來壓對工作面的生產影響降到最小。
2.2、加強採高控制
工作面的採高控制作為工作面形成後保證有效萬噸掘進率，提高工作面**的最後一道關口，提高工作面單產起著至關重要的作用，主要也是保證正常採煤生產工藝、提高開機率的必然控制環節。我礦目前使用的zz6200／17／38型液壓支架，其最大支撐高度為3.8m,最小支撐高度為1.
7m, zf7200／18／33型液壓支架，其最大支撐高度為3.3m,最小支撐高度為1.8m, z8600／19／36型液壓支架，其最大支撐高度為3.
6m,最小支撐高度為1.9m,小支撐高度為2.3m採高的過大會造成工作面支架超高，頂板垮落，支架無初撐力，溜子推不動，採煤機不能有效開機；採高過低會造成採煤機無法通過導致停產，或強行通過造成損壞機器裝置，同時也丟失了煤炭資源。
根據目前現場實踐資料，在考慮煤層真偽傾角0。~12。範圍，採煤機的最低過機高度不小得於2.
7m,特別關鍵的地方是工作面過斷層和溜頭、溜尾的高度控制，保證順坡小於12。，溜頭、溜尾不出現死架。區隊建立採高記錄，並建立採高考核制度，每班由驗收員測量，嚴格考核採煤機司機，並對跟班班長進行連責。
採高控制好，採煤機開機暢通無阻，開機率就高，反之採煤機通不過，甚至會造成停產。
合理配比乳化液濃度，乳化液濃度在3~5％範圍內，幫浦站系統壓力不得低於30mpa，支架液壓系統要有足夠的壓力（不低於25mpa），確保支架初撐力達到規程要求。
2.3過頂板破碎帶的頂板管理
破碎頂板主要指不穩定的頂板，如果管理不當，採煤工作面會經常發生架前冒頂事故，嚴重影響和制約採煤高產高效優勢的發揮，所以，必須採取某些特殊措施進行解決。由於採煤機的進刀位置是頂板暴露面積最大的地段，如在頂板破碎處進刀，由於頂板支護不及時，很容易造成頂板垮落，所以採煤機過頂板破碎段時，採煤機進刀時應盡量避開頂板破碎處。
1 及時支護
採煤機割煤後先移支架，後移輸送機，移架後伸出伸縮梁打好護幫裝置及時支護，防止煤壁片幫。
2 超前支護
如果採用正常的移架方法維護不住破碎頂板或煤壁片幫比較嚴重時，可採取超前採煤機進行移架，使支架頂粱頂住煤壁，不讓頂板暴壁出來而得以提前支護。
3 帶壓擦頂移架
移架時讓支柱仍保持一定的工作阻力，使頂樑貼著頂板擦頂前移，一定程度上可以減輕移架時頂板岩層的活動，減少由於移架而造成的頂板破壞。
4 挑傾向棚
割過煤後，新暴露的頂板在短時間不會冒落，只是在支架解除安裝前移時才可能冒落，這樣就可以採
用挑傾向棚的辦法，先移頂板較完整處的支架移架時在前梁上，沿平行工作面方向放置1根一2根3m-4m長的木粱，以便挑住附近不完整的頂板，然後再移附近頂板破碎處的支架，如圖所示。
5 架走向傾向棚
當工作面頂板隨採隨落，冒落的面積又較大時，用挑傾向棚的方法來不及支護，而且頂板條件也不允許把前梁降下來放傾向梁，在這種情況下，可以在相鄰支架問超前架設一樑二柱或一樑三柱的走向棚，在走向棚下面再架設1架一2架臨時傾向抬棚，如圖所示。傾向棚粱應同時托住三架走向棚梁，這樣就可將走向棚及傾向抬棚的支柱撤出，相鄰支架在傾向棚和走向棚的保護下前移。
6 架走向粱
在煤壁靠頂板處掘一樑窩，將走向梁的一端架在煤壁上，另一頭架在支架的頂樑上。如果煤壁容易片幫，則煤壁上不適宜或不能掘粱窩，這時可靠近煤壁側打一臨時貼幫柱．如圖所示。
7 鋪金屬網
在支架頂粱上鋪金屬網，這是管理破碎頂板的有效辦法。當煤壁前控頂範圍內的頂板破碎時，為保證支架順利前移，頂網能順利展開，也可在金屬網下架走向梁，由走向梁預先托住頂板，讓支架在走向粱及金屬網的掩護下前移。a
8 區域性冒頂的處理
在破碎頂板條件下，如果頂板管理不及時，很容易發生區域性冒頂。區域性冒頂不高和範圍不大時，採用上述辦法即可解決．如果冒頂高度和範圍較大時，不及時處理就無法繼續生產，必須立即處理。如果在支架頂粱上方冒頂，待停止後，在支架前方打探板後再往頂粱上打木垛來處理。
打木垛前，先在支架頂粱上打臨時支柱支撐頂板， 保證打木垛人員的安全，清除浮矸、浮煤後就可打木垛，木垛要緊貼頂板，使頂板得到支撐。
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