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复杂地质条件下回采面顶板管理实践与分析

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论文导读：东二采区3#/右0巷189工作面顶板是复合型顶板，节理裂细发育，工作面时有小断层发生，经常有漏顶现象，严重影响189工作面正常生产，这一问题已成为回采面生产中的一大难题，值得工程技术人员认真研究的课题，下介绍解决189工作面遇到断层后顶板破碎所采取的技术措施。顶板运动参数分析，选定的顶板运动参数为：开采顶板初次垮步距为20米左右，初次垮落后随采随落，直接顶初次垮落步距为10—12米左右，周期性垮落步距为10—15米左右，基本顶初次垮落步距为15—20米左右，周期来压步距为12—15米左右。随着工作面推进，当推到右0上巷9#点前10米处，距工作面22米时工作面出现两条正斜交断层，落差为1.5米左右，两条断层倾向相反组成地垒形式，给该采面顶板维护和采机割煤造成一定困难，经矿、区研究决定，采用炮采，循环进度控制在1米以内，炮采后将伪顶留住，使用长钢梁拖住顶板，使采机正常割煤，当推进20米后，顶板发生变化，压力大，又受周期来压影响，顶板难以维护，造成工作面断层处机道全部冒落，使189工作面被迫停产，只保证正常通风，急需采取一种新的解决的办法和技术安全的措施。

关键词：复合型顶板，正斜交断层，周期来压，改造工程

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0.前言：

东二采区3#/右0巷189工作面顶板是复合型顶板，节理裂细发育，工作面时有小断层发生，经常有漏顶现象，严重影响189工作面正常生产，这一问题已成为回采面生产中的一大难题，值得工程技术人员认真研究的课题，下介绍解决189工作面遇到断层后顶板破碎所采取的技术措施。

1.工作面开采条件

（1）地质概况

该面范围北起3#层有0上巷，南到3#层右0下副巷，西起3#有下副巷外上山，东到3#层皮带道保护煤柱线，东西平均走向400米，南北平均倾斜长140米，面积为5600平方米，距地表最小垂深565米，煤层走向方位120o左右，倾向SW,倾角平均为13o，平均煤层厚度为1.5米，地质储量10.9万吨，可采储量10.6万吨，在3#层右上巷实见5条断层，落差分别为0.6米、1.5米、1.5米、1.4米和0.4米。

（2）煤层赋存情况

根据3#右0巷、右0上巷、右0下副巷和外上山及3#皮带道3#发育稳定纯煤厚1.4米，夹矸一层为0.15米左右页岩，顶板为0.40米灰色页岩，往上为1.0米白色细砂岩，底版伪.10米页岩往下为白色细岩。（3）工作面概况

工作面采机MG150/375B，镏子SGB—630/220，支柱DW-1.8/100，绞接顶梁HDJA0.6米，支柱采用1：1：1：2（四排五柱），柱距为0.75米，排距为0.6米，每隔5个号架设2.4米长钢梁，最小空顶距为3.6米，最大空顶距为4.2米，循环进度为0.6米，割煤方式为双向割煤，顶板管理为全部垮落法，采煤方法为走向长壁后退式。

2.顶板破碎原因分析

从顶板破碎原因分析：一是顶板岩层的自然条件因素；二是顶板控制的技术的因素。

3.采场控制设计

采场控制设计应根据工作面开采技术条件、经济条件和管理条件，选择正确的支撑体系，计算出合理的支护参数，以满足该工作面的采场支护要求，达到科学控制顶板的目的，工作面主要以单体液压支柱和长钢梁为主要支撑体系构件，进行采场控制设计。

4.采场控制设计准则

采场控制设计的准则是支架必须有一定的承载能力，以满足开采顶板下沉离层时给定支架的载荷；同时，支架必须具有一定的可缩性，能适应基本顶破坏下沉时，给定支架载荷时变形，即支架的承载能力，必须大于控制范围内开采顶板和直接顶板给支架的自重载荷。

5.顶板运动参数的确定

顶板运动参数分析，选定的顶板运动参数为：开采顶板初次垮步距为20米左右，初次垮落后随采随落，直接顶初次垮落步距为10—12米左右，周期性垮落步距为10—15米左右，基本顶初次垮落步距为15—20米左右，周期来压步距为12—15米左右。

6.支架设计

（1）工作面支架计算：单体液压支柱高度计算

HMAX=MMAX-H-H1=1710-96-5=1609mmHMIN=MMIN-R-H-H2=1400-100-96-50=1154㎜

根据以上计算，选择单体柱型号DW—1.8/100型和DW—2.0/100型

验算：H′MAX=1800＞HMAX=1609mm

H′MIX=1110＜HMIX=1154mm

说明：HMAXHMIX——所需支柱最大、最小高度

MMAXMMIX——工作面最大、最小高度

H′MAXH′MIX——所用支柱最大、最小高度

R——顶板下沉量H——顶梁厚度

H1——支柱最小安全回程H2——支柱压缩量

（2）采场平均压力

K2=I1+I2+I3/I1=4.2+1.2+0.4/4.2=1.19

P=1/(K-1)×H×R×K1×K2=1/(1.6-1)