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摘要：随着社会经济的不断发展，能源供应与需求的矛盾不断突出。在煤矿行业中，由于地质环境的复杂性，为企业生产的安全进行带来了严重威胁。复合顶板属于一种特殊的煤层顶板，这种顶板抗弯能力低、容易离层，十分难以控制。如在生产过程中缺乏对复合顶板的有效控制，则会引起综采工作面支架前冒顶事故，从而对综采高产高效的工作优势造成严重限制，不利于企业经济效益的实现。在本文中，结合某煤矿深部煤层综采工作面复合破碎顶板技术的应用，对综采工作面复合破碎顶板控制工艺进行了较为详细的分析，在煤矿中应用复合破碎顶板控制技术，最终保证了采煤工作面的安全生产，为企业获得了良好效益。
关键字：综采工作面 复合破碎顶板 控制技术 实际应用
Abstract: with the continuous development of social economy, the contradiction of energy supply and demand continue to highlight the. In the coal industry, because of the complexity of geological environment, for the enterprise production safety is a serious threat. The composite roof belongs to a special coal seam roof, the roof bending capacity low, easy separation, very difficult to control. As in the production process in the absence of effective control of the compound roof, will then cause the fully mechanized working face support of roof fall accident, resulting in serious restrictions on high yield and high efficiency of fully mechanized mining work advantage, unfavorable to the economic efficiency of enterprises. In this paper, combined with the application of deep coal seam fully mechanized coal mining face of a broken roof technology of fully mechanized working face, compound broken roof control technology in detail, the application of compound broken roof control technology in the coal mine, the end to ensure safe production of the coal mining face, for the enterprise to obtain the good benefit.
Keywords: composite fractured roof in fully mechanized mining face control application technology
中途分類号:TD327.2 文章标识码:A
一、工程概况
某煤矿在进行煤矿开采过程中，为提高生产效率，采取综采方式进行煤矿开采。在煤矿丁5﹣6-22260综采工作面，进行二叠系下石盒子组丁5﹣6煤层开采。然而丁5﹣6煤层在胶带下山内部250m的位置出现了分层现象。经过探测发现，丁5煤层厚度大约在0.6m，丁6煤层厚度大约在2.3-4.3m范围内，丁5﹣6煤层夹矸厚度在0.8-5.2m范围内，平均厚度为3.6m。因煤矿采面是沿着丁6煤层进行回采，导致采面顶板转变为复合顶板，为减少甚至避免综采工作面发生支架前冒顶事故，需要采取综采面复合破碎顶板控制技术。
二、复合破碎顶板控制工艺
复合顶板指的是由页岩、泥岩、粉砂岩、煤等煤岩互层组合成的一种特殊煤层顶板。在复合顶板中，存在着节理、层理、裂隙等发育，其抗弯能力较差，容易出现离层现象，较为脆弱容易引发冒顶事故，控制难度十分大。一旦控制不当，将会造成综采工作面前端冒顶事故，对综采生产造成严重影响与限制，不利于煤矿企业生产的安全性与经济性。根据某煤矿生产情况，采取综采面复合破碎顶板控制技术。在回采过程中采取的综合的复合破碎顶板控制工艺主要包括以下几个部分：
（一）及时安排支护作业
在使用采煤机割煤之后，应先移动支架，然后移动输送机，为顺利移动支架与输送机，需要留出一次截深距，截深距设置在支架前柱与输送机电缆槽托架之间。在完成支架移动后，需要及时安排支护作业，防止煤壁片帮。如施工中存在伸缩梁支架，还需要及时伸出支架伸缩梁，切实做好支护，防止冒顶事故发生。
（二）超前支护作业
在煤壁片帮较为严重或是采取正常的移动支架的方法无法对破碎顶板进行有效控制时，移架时则需要应用到超前采煤机，通过超前采煤机移架并让支架顶梁对煤壁发挥支护作用，从而防止顶板暴露。
（三）带压擦顶移架作业
在移动支架的过程中，让支柱保持着一定程度的工作阻力，使支架顶梁贴着煤层顶板以擦顶的方式进行移动，带压擦顶移架的方式，能够在一定程度上减少支架移动时煤层顶板岩层的活动，从而减少甚至是避免因支架移动所造成的顶板破坏问题的发生。
（四）铺金属网
将金属网铺设在支架顶梁上，是有效控制复合破碎顶板的重要措施。如在煤壁前控制顶板范围内的复合顶板发生破碎时，为实现支架顺利前移，保证顶网能够顺利展开，可以选择在金属网下面架设走向梁，由走向梁负责托住顶板，在金属网与走向梁的掩护下，顺利将支架进行前移。
（五）架设走向梁
在煤壁靠近顶板的位置挖掘出梁窝，并架设走向梁。走向梁一端架设在煤壁中，另一端则架设在支架顶梁上。如煤壁靠顶板位置容易片帮，则煤壁不适合也不能进行梁窝挖掘，此时则可以在选择靠近煤壁侧打造临时贴帮柱，确保走向梁架设良好。在该煤矿生产过程中，架设走向梁的形式可以用下图来表述：
架设走向梁的两种形式
（六）出现局部冒顶的处理方法
因丁5﹣6煤层顶梁为复合顶板，复合顶板因其具备较差的抗弯性，且容易出现离层现象，很容易引起局部冒顶事故。如是局部冒顶为直接顶岩煤帮冒落，且处于帽落区矸石沿着煤帮不断下流时，继续采取探板支护的方式困难较大，此时，可以采取打撞楔的方式进行处理。撞楔所需要的木楔长度要保持一致，前端需要削尖。在采取撞楔措施之前，需要在局部冒顶位置架设顺山棚，并在棚梁上放置木楔，将木楔尖端与复合顶板垮落位置煤帮相对，木楔末端垫上方木块，使用大锤将木楔嵌入到冒顶位置，并将岩石托住，防止岩石进行一步垮落。在支架移动时，需要先让支架前梁托住棚梁，然后才可以撤开棚腿。
三、注浆固化复合破碎顶板
除了采取综合的复合破碎顶板控制工艺，还可以通过注浆固化复合破碎顶板控制技术，以加强复合顶板的控制，保证综采工作面的安全生产。
（一）马丽散加固机理分析
马丽散属于一种聚亚胶脂产品，具备着良好的机械性能与高度粘合力，马丽散应用于煤层中，可以与岩层产生高度黏度，能够有效加强岩层的稳定性。在岩层中注入马丽散之后，低粘度混合物在液体状态下，渗透到周边的裂缝中，逐渐发生膨胀与黏结作用，将区域内在松散岩石胶结并形成一个整体，从而加固围岩，提高围岩整体稳定性与承载能力。根据其加固机理，将马丽散应用于复合顶板中，可以有效实现复合破碎顶板的控制。
（二）马丽散注浆加固方案的确定
1. 马丽散注浆位置
在丁5﹣6-22260综采工作面，其运输巷与回风巷在掘进过程中是沿着丁5煤层顶板方向进行掘进的，导致丁5煤层变得较为薄弱，丁5煤层与丁6煤层注夹矸厚度较大，导致综采工作面顶板变为煤岩互层的复合顶板。运输巷在掘進到1600m时发生了冒顶事故，高冒区高度超过10m，长度达到了20m，对回采作业产生了严重限制。为此，决定在此处应用马丽散进行注浆加固。
2. 马丽散注浆参数
马丽散树脂与催化剂配合比选择为1:1，通过分析围岩性质，最终选择将终孔注浆压力孔控制在4MPa以上。冒顶区每循环设置8个注浆孔，注浆孔之间的间距应控制在1.5m以内，孔深设计在3.5m-4.8m范围内，循环加工控制在5-6m之间，注浆参数及注浆管布置图如下：
注浆参数及注浆管布置图
（三）注浆固化施工工艺
埋设注浆管，通过高压胶管将注浆泵与注射枪进行连接，注浆泵中两根吸管分别掺入到在马丽散催化剂与树脂桶内，开泵进行注浆，达到设计压力后，换孔注浆或停泵，检查注浆效果，并拆卸注射枪。注浆孔钻孔孔深设计为3.5-6.0m，根据注浆压力确定每孔注浆量，为此需要在施工过程中严格控制注浆压力。注浆顺序为自下而上。在完成注浆后，需要对注浆区域内残渣进行清理，并及时做好支护措施。
四、结语
在进行煤矿开采活动中，容易遇到复合顶板的煤层顶板，这种顶板抗弯能力低、容易离层，十分难以控制，一旦缺乏有效控制的措施，将会引起综采工作面支架前冒顶事故，影响生产的安全性与经济性。在本文中，结合煤矿生产实际，针对复合破碎顶板采取综合的复合破碎顶板控制工艺与注浆固化控制工艺，实现了复合破碎顶板的有效控制，保证了综采工作面的安全生产，为企业获得了良好的经济效益。
参考文献：
[1]徐兵.复合顶板综采工作面实施托夹矸绿色开采的应用[J].中小企业管理与科技,2011,(1):95-96.
[2]宋勇慧,宋树民,刘永恒等.大倾角复合破碎顶板工作面支架安装技术[J].能源技术与管理,2010,(3):99-100.
[3]杨江华.综采工作面破碎顶板预注浆加固技术研究[J].科技资讯,2010,(2):88-88.
[4]毛学景,郭俊强.悬移支架配采煤机工作面破碎顶板控制技术[J].中州煤炭,2010,(8):67-68.
[5]刘灵生,赵志永.极破碎顶板综采工作面加固技术[J].科技创业家,2011,(11):147.
[6]吴瑞,祁清平.复杂地质条件下破碎顶板管理技术探究[J].中国科技纵横,2013,(8):172.
关键字：综采工作面 复合破碎顶板 控制技术 实际应用
Abstract: with the continuous development of social economy, the contradiction of energy supply and demand continue to highlight the. In the coal industry, because of the complexity of geological environment, for the enterprise production safety is a serious threat. The composite roof belongs to a special coal seam roof, the roof bending capacity low, easy separation, very difficult to control. As in the production process in the absence of effective control of the compound roof, will then cause the fully mechanized working face support of roof fall accident, resulting in serious restrictions on high yield and high efficiency of fully mechanized mining work advantage, unfavorable to the economic efficiency of enterprises. In this paper, combined with the application of deep coal seam fully mechanized coal mining face of a broken roof technology of fully mechanized working face, compound broken roof control technology in detail, the application of compound broken roof control technology in the coal mine, the end to ensure safe production of the coal mining face, for the enterprise to obtain the good benefit.
Keywords: composite fractured roof in fully mechanized mining face control application technology
中途分類号:TD327.2 文章标识码:A
一、工程概况
某煤矿在进行煤矿开采过程中，为提高生产效率，采取综采方式进行煤矿开采。在煤矿丁5﹣6-22260综采工作面，进行二叠系下石盒子组丁5﹣6煤层开采。然而丁5﹣6煤层在胶带下山内部250m的位置出现了分层现象。经过探测发现，丁5煤层厚度大约在0.6m，丁6煤层厚度大约在2.3-4.3m范围内，丁5﹣6煤层夹矸厚度在0.8-5.2m范围内，平均厚度为3.6m。因煤矿采面是沿着丁6煤层进行回采，导致采面顶板转变为复合顶板，为减少甚至避免综采工作面发生支架前冒顶事故，需要采取综采面复合破碎顶板控制技术。
二、复合破碎顶板控制工艺
复合顶板指的是由页岩、泥岩、粉砂岩、煤等煤岩互层组合成的一种特殊煤层顶板。在复合顶板中，存在着节理、层理、裂隙等发育，其抗弯能力较差，容易出现离层现象，较为脆弱容易引发冒顶事故，控制难度十分大。一旦控制不当，将会造成综采工作面前端冒顶事故，对综采生产造成严重影响与限制，不利于煤矿企业生产的安全性与经济性。根据某煤矿生产情况，采取综采面复合破碎顶板控制技术。在回采过程中采取的综合的复合破碎顶板控制工艺主要包括以下几个部分：
（一）及时安排支护作业
在使用采煤机割煤之后，应先移动支架，然后移动输送机，为顺利移动支架与输送机，需要留出一次截深距，截深距设置在支架前柱与输送机电缆槽托架之间。在完成支架移动后，需要及时安排支护作业，防止煤壁片帮。如施工中存在伸缩梁支架，还需要及时伸出支架伸缩梁，切实做好支护，防止冒顶事故发生。
（二）超前支护作业
在煤壁片帮较为严重或是采取正常的移动支架的方法无法对破碎顶板进行有效控制时，移架时则需要应用到超前采煤机，通过超前采煤机移架并让支架顶梁对煤壁发挥支护作用，从而防止顶板暴露。
（三）带压擦顶移架作业
在移动支架的过程中，让支柱保持着一定程度的工作阻力，使支架顶梁贴着煤层顶板以擦顶的方式进行移动，带压擦顶移架的方式，能够在一定程度上减少支架移动时煤层顶板岩层的活动，从而减少甚至是避免因支架移动所造成的顶板破坏问题的发生。
（四）铺金属网
将金属网铺设在支架顶梁上，是有效控制复合破碎顶板的重要措施。如在煤壁前控制顶板范围内的复合顶板发生破碎时，为实现支架顺利前移，保证顶网能够顺利展开，可以选择在金属网下面架设走向梁，由走向梁负责托住顶板，在金属网与走向梁的掩护下，顺利将支架进行前移。
（五）架设走向梁
在煤壁靠近顶板的位置挖掘出梁窝，并架设走向梁。走向梁一端架设在煤壁中，另一端则架设在支架顶梁上。如煤壁靠顶板位置容易片帮，则煤壁不适合也不能进行梁窝挖掘，此时则可以在选择靠近煤壁侧打造临时贴帮柱，确保走向梁架设良好。在该煤矿生产过程中，架设走向梁的形式可以用下图来表述：
架设走向梁的两种形式
（六）出现局部冒顶的处理方法
因丁5﹣6煤层顶梁为复合顶板，复合顶板因其具备较差的抗弯性，且容易出现离层现象，很容易引起局部冒顶事故。如是局部冒顶为直接顶岩煤帮冒落，且处于帽落区矸石沿着煤帮不断下流时，继续采取探板支护的方式困难较大，此时，可以采取打撞楔的方式进行处理。撞楔所需要的木楔长度要保持一致，前端需要削尖。在采取撞楔措施之前，需要在局部冒顶位置架设顺山棚，并在棚梁上放置木楔，将木楔尖端与复合顶板垮落位置煤帮相对，木楔末端垫上方木块，使用大锤将木楔嵌入到冒顶位置，并将岩石托住，防止岩石进行一步垮落。在支架移动时，需要先让支架前梁托住棚梁，然后才可以撤开棚腿。
三、注浆固化复合破碎顶板
除了采取综合的复合破碎顶板控制工艺，还可以通过注浆固化复合破碎顶板控制技术，以加强复合顶板的控制，保证综采工作面的安全生产。
（一）马丽散加固机理分析
马丽散属于一种聚亚胶脂产品，具备着良好的机械性能与高度粘合力，马丽散应用于煤层中，可以与岩层产生高度黏度，能够有效加强岩层的稳定性。在岩层中注入马丽散之后，低粘度混合物在液体状态下，渗透到周边的裂缝中，逐渐发生膨胀与黏结作用，将区域内在松散岩石胶结并形成一个整体，从而加固围岩，提高围岩整体稳定性与承载能力。根据其加固机理，将马丽散应用于复合顶板中，可以有效实现复合破碎顶板的控制。
（二）马丽散注浆加固方案的确定
1. 马丽散注浆位置
在丁5﹣6-22260综采工作面，其运输巷与回风巷在掘进过程中是沿着丁5煤层顶板方向进行掘进的，导致丁5煤层变得较为薄弱，丁5煤层与丁6煤层注夹矸厚度较大，导致综采工作面顶板变为煤岩互层的复合顶板。运输巷在掘進到1600m时发生了冒顶事故，高冒区高度超过10m，长度达到了20m，对回采作业产生了严重限制。为此，决定在此处应用马丽散进行注浆加固。
2. 马丽散注浆参数
马丽散树脂与催化剂配合比选择为1:1，通过分析围岩性质，最终选择将终孔注浆压力孔控制在4MPa以上。冒顶区每循环设置8个注浆孔，注浆孔之间的间距应控制在1.5m以内，孔深设计在3.5m-4.8m范围内，循环加工控制在5-6m之间，注浆参数及注浆管布置图如下：
注浆参数及注浆管布置图
（三）注浆固化施工工艺
埋设注浆管，通过高压胶管将注浆泵与注射枪进行连接，注浆泵中两根吸管分别掺入到在马丽散催化剂与树脂桶内，开泵进行注浆，达到设计压力后，换孔注浆或停泵，检查注浆效果，并拆卸注射枪。注浆孔钻孔孔深设计为3.5-6.0m，根据注浆压力确定每孔注浆量，为此需要在施工过程中严格控制注浆压力。注浆顺序为自下而上。在完成注浆后，需要对注浆区域内残渣进行清理，并及时做好支护措施。
四、结语
在进行煤矿开采活动中，容易遇到复合顶板的煤层顶板，这种顶板抗弯能力低、容易离层，十分难以控制，一旦缺乏有效控制的措施，将会引起综采工作面支架前冒顶事故，影响生产的安全性与经济性。在本文中，结合煤矿生产实际，针对复合破碎顶板采取综合的复合破碎顶板控制工艺与注浆固化控制工艺，实现了复合破碎顶板的有效控制，保证了综采工作面的安全生产，为企业获得了良好的经济效益。
参考文献：
[1]徐兵.复合顶板综采工作面实施托夹矸绿色开采的应用[J].中小企业管理与科技,2011,(1):95-96.
[2]宋勇慧,宋树民,刘永恒等.大倾角复合破碎顶板工作面支架安装技术[J].能源技术与管理,2010,(3):99-100.
[3]杨江华.综采工作面破碎顶板预注浆加固技术研究[J].科技资讯,2010,(2):88-88.
[4]毛学景,郭俊强.悬移支架配采煤机工作面破碎顶板控制技术[J].中州煤炭,2010,(8):67-68.
[5]刘灵生,赵志永.极破碎顶板综采工作面加固技术[J].科技创业家,2011,(11):147.
[6]吴瑞,祁清平.复杂地质条件下破碎顶板管理技术探究[J].中国科技纵横,2013,(8):172.