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采煤工作面的頂板管理問題探討
頂板管理是采煤工作面安全管理的重點。據(jù)資料統(tǒng)計，頂板事故約占煤礦事故的60%，采煤工作面的事故又占了頂板事故的70%以上。因此，我們必須加強頂板管理，減少采煤工作面頂板事故的發(fā)生。
1、頂、底板的定義及其分類
賦存在煤層之上的鄰近巖層稱為頂板，賦存在煤層之下的鄰近巖層稱為底板。頂?shù)装宓膸r性、強度及吸水性與采掘工作面的管理有直接關(guān)系，它們是確定頂板支護方式、選擇采空區(qū)處理方法的主要依據(jù)。
1.1頂板分類
根據(jù)巖性、厚度及回采過程中垮落的難易程度，頂板分為偽頂、直接頂和老頂。
根據(jù)直接頂運動對采場來壓的影響，直接頂分為破碎、不穩(wěn)定、中等穩(wěn)定、穩(wěn)定、堅硬頂板等五類。根據(jù)老頂運動在工作面內(nèi)礦壓顯現(xiàn)程度和對工作面安全威脅的大小，老頂分為來壓極強烈、來壓強烈、來壓較明顯、來壓不明顯等四類。
1.2底板分類
根據(jù)巖層與煤層的相對位置關(guān)系，底板分為直接底和老底。直接位于煤層之下的巖層稱為直接底;位于直接底或煤層之下的巖層稱為老底。煤層頂?shù)装孱愋褪艹练e環(huán)境及后期地質(zhì)構(gòu)造運動的影響，不同地區(qū)其發(fā)育程度不同，有的煤層可能會不全。
2、需要控制的頂板分類及采空區(qū)的處理辦法
根據(jù)不同的頂板類型和性質(zhì)，選擇不同的支護方式和采空區(qū)處理方法，是頂板管理的基本原則。
2.1需要拉制的頂板分類
按頂板的巖層強度，需要控制的頂板可分為:一般性頂板、緩慢下沉頂板、有整體塌垮危險的頂板等。
2.2工作面采空區(qū)的處理方法
采空區(qū)的處理方法主要有:全部垮落法、局部充填法、煤柱支撐法和緩慢下沉法等。
3、頂板壓力顯現(xiàn)特征
3.1上覆巖層的運動規(guī)律及工作面前后支承壓力分布
在開采過程中，采空區(qū)上方的巖層會發(fā)生移動，根據(jù)頂板位移情況，將裂隙帶巖層中上覆巖層沿工作面推進方向劃分為三個區(qū):煤壁支撐影響區(qū)、離層區(qū)、重新壓實區(qū)。
從工作面開切眼到向前推進過程中，破壞了原有應(yīng)力場的平衡狀態(tài)，引起應(yīng)力的重新分布。在采煤工作面的前后形成支承壓力，其具體分布形狀與采空區(qū)處理方法有關(guān)。
3.2初次來壓和周期來壓主要表現(xiàn)形式
初次來壓主要表現(xiàn)形式：是頂板“自行撓曲”幅度加大;煤壁的變形與塌落(片幫);支護鉆底等。初次來壓比較突然，一般要持續(xù)2-3天。
周期來壓主要表現(xiàn)形式：主要表現(xiàn)形式是:頂板下沉速度急劇增加，頂板下沉量變大;支柱所受的承載普遍增加;采空區(qū)懸頂;支柱發(fā)出聲響;引起煤壁片幫、支柱折損、頂板發(fā)生臺階下沉等。如果支柱參數(shù)選擇不合適或單體支柱穩(wěn)定性較差，可能導(dǎo)致局部昌頂或頂板沿工作面切落等事故。
4、頂板支護的選擇
工作面支護的作用是減緩頂板下沉，維護控頂距內(nèi)頂板的完整性，保證工作空間安全。
4.1支護材料和形式的選擇
支護材料主要有金屬支架和木支架。支護形式主要有點柱支護、棚式支護和液壓支架。
4.2支護規(guī)格選擇
在選擇支護規(guī)格時，主要掌握以下兩點:
1.掌握工作面的采高及其變化。一般可以根據(jù)鉆孔柱狀或已掘出的巷道資料來確定采高。從上覆巖層的活動規(guī)律，可初步確定頂板在最大控頂距處的平均最大下沉量，選出合適的支柱型號
2掌握正常狀態(tài)的頂板下沉量和支架的可縮量。計算出支柱的最大高度Hmax與最小高度Hmin，選出支柱的規(guī)格.綜合支柱型號和規(guī)格，查相關(guān)料，確定支柱的型號。
5、工作面日常管理的重點
日常頂板管理的重點是正確地確定支護密度、控頂方式，正確安排和組織采煤、控頂?shù)亩〞r關(guān)系，來壓前加強支護質(zhì)量管理，選用好必要的輔助性支護等，達到排除冒頂事故，保證效率的目的。
1支護密度和控頂方式的選擇
根據(jù)工作面頂板巖性、采場周期性來壓明顯程度、來壓強度以及來壓前后頂板的變化情況等，來確定支護密度和控頂方式。
2生產(chǎn)過程中采煤與控頂之間的定時關(guān)系
周期來壓不明顯的采場，強調(diào)支護、采煤，控頂平行作業(yè)，盡可能縮小采煤、回柱放頂操作間的距離，以加快工作面推進度;周期來壓較明顯的采場，在來壓前后采取不同的時、控關(guān)系組織方案，來壓前不宜采煤、放頂同時作業(yè)，來壓后應(yīng)當(dāng)采用采煤、放頂保持最小錯距平行作業(yè)。場來壓前，加強支護質(zhì)量管理保證支柱有足夠的支撐力、防止支柱鉆底、正確采用輔助性支護。
采煤工作面頂板日常管理的關(guān)鍵在于提高現(xiàn)場管理、操作水平，支護要適應(yīng)采場來壓及頂?shù)装遄兓闆r，采取正確的輔助性支護措施，充分發(fā)揮
控頂效果。