大采高软煤区顶板管理策略
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1矿井顶板安全
顶板事故对矿井安全生产危害极大，据事故统计，我国煤矿顶板事故占30～40％。大多数顶板事故又发生在回采工作面，约占75～85％，而回采工作面冒顶事故多发生在软煤区，约占顶板总事故的60～70％。由此可以看出，回采工作面过软煤区时，由于顶板较难控制，事故所占比例较大。当回采工作面采高较大时，如果对顶板处理不及时，发生顶板事故概率会大大增加。为此，分析掌握大采高工作面过软煤区顶板规律，研究有效防治措施，在一定程度上可以降低顶板事故的发生，保证安全生产。
2大采高工作面支护
大采高是大采高综合机械化采煤方法的简称。大采高具有单位产量高、掘进率低、适用范围广、减少工作面搬家次数、成本相对较低等优点，实现了较厚煤层一次采全高，提高了煤炭资源回收率。大采高一般采用“带压移架”及时支护，保持支架上方直接顶的完整，通过支架足够的初撑力和工作阻力来承担矿山压力，尽量减轻煤壁承受矿压，保持煤体稳定，避免软煤区片帮冒顶。优选四柱支撑掩护式支架。
3过软煤区的易发事故分析
（1）局部冒顶
回采破坏了顶板，再加上支柱的支撑力不足，导致顶板（直接顶及老顶）的缓慢下沉，当顶板缓慢下沉到一定的下沉量，达到其断裂条件时，顶板发生断裂下沉，即造成工作面顶板的切顶现象，如果顶板没有得到支护，顶板即自行冒落，形成了局部冒顶。
（2）煤壁片帮
工作面进行回采后，破坏了顶板的原始应力，使顶板的压力重新分布，采空区的顶板受到上下巷道煤体的支护及工作面煤壁的支护，采空区直接顶及老顶的缓慢下沉，下沉的顶板重力压在煤壁、支柱上，导致煤壁被压松软，支柱下陷入底板，即形成了工作面煤壁的片帮等现象。
（3）台阶下沉
回采破坏了顶板，造成顶板应力的重新分布，导致顶板（直接顶及老顶）的缓慢下沉，下沉的顶板重力压在煤壁、上下两巷的煤体上，如此时支柱的支撑力或强度达不到支护的要求，会造成顶板逐渐下沉而在煤壁与铰接梁的交界线上折断，导致了顶板形成台阶下沉。
（4）大面积冒顶
回采破坏了顶板，造成顶板应力的重新分布，导致顶板（直接顶及老顶）的缓慢下沉，下沉的顶板重力压在煤壁和支柱以及上下巷道的煤体上，导致煤壁被压松软而片帮，如此时支柱的支撑力严重达不到支护的要求，必然导致顶板的折断失稳或者旋转，由于对顶板的支撑点及支撑力不平衡，如支拄打得不正规，势必使支柱被压歪斜或推倒，从而形成了顶板的大面积冒落。
4顶板管理措施
大采高工作面在“三软煤层”、构造多等复杂条件影响下，顶板压力显现强烈，给生产管理带来很大的压力，因此工作面顶板管理的基本要求是必须坚持跟顶回采，保持顶板平整完好，做到不漏顶、掉顶；工作面两端头顶板支护要安全可靠，保证足够的通风空间和行人安全，为回采创造良好的条件。
4．1回采工艺
（1）工艺流程
斜切进刀→打三角煤→割煤→移架→推溜→斜切进刀
（2）支护方式
采煤机割煤后，及时伸出支架的伸缩梁护住煤顶，护帮板护住煤帮，移架采用带压移架，少降快拉。当移够步距后要立即升架，并将护帮板打至煤壁。
4．2矿压观测及预测预报
大采高工作面安装的液压支架，要采用综采液压支架压力仪测定液压支架工作阻力，在整个工作面要布置至少5条测线，每条测线布置两个测站，安装不少于10块压力表，测出支架前后立柱的初撑力、工作阻力和末阻力等数据，掌握工作面顶板压力大小、支架增阻状况。在轨道顺槽和运输顺槽内每隔3～5m用液压式单体支柱测压仪测定单体支柱的工作阻力。从而分析顶板初次来压步距、周期来压步距等工作面及两巷矿压显现及其变化规律，科学合理地进行工作面及两端头的顶板管理。顶板事故大多数是在顶板压力异常而作业人员又没有意识到的情况下发生的。由于预测不及时，现场没有采取针对性的措施加强管理，从而导致垮棚、冒顶事故。这种情况在矿井顶板事故中较为常见，因此必须提前进行顶板压力的预测预报工作。一般在以下三种情况时顶板压力显现会出现异常：①工作面遇到断层、褶曲等异常构造时。②顶板岩性发生变化，由坚硬顶板变为破碎顶板；或顶板有淋水时。③回采速度放慢，不能按正常循环回采时。
4．3过软煤区回采期工作面顶板管理
4．3．1常用措施
①加强设备检修，提高开机率，保证工作面推进度，确保工作面快速推进。②生产中采用追机作业方式，移架时带压移架，移架后及时用护帮板护帮，局部若有片帮掉顶现象，要及时拉超前支架支护顶板。③要求工作面支架初撑力达到额定工作阻力的80％，泵站压力不得小于30MPa，以保证支架有较高的初撑力，减少顶板对软煤区压力，以便较好地控制住片帮、掉顶事故的发生。
4．3．2支架管理
采高（M）：采高与直接顶的冒落高度（直接顶的厚度）成正比，即H冒＝MKp－1式中：KP—岩石的碎胀系数，取决于直接顶的岩性和强度，一般KP＝1．25～1．5。不难看出，采高增加，直接顶的冒落高度增大，支架在“给定载荷”工作状态下，主要承担直接顶的岩层重量，故采高增加，支架所受采场压力也随之增大。液压支架在移动过程中的稳定性较差，特别是在过软煤区时，由于顶底板条件的不断变化，支架很容易发生倒架，歪架。因此，生产过程中要严格控制工作面采向，对歪架及时采用支架本身的调架千斤顶和单体柱进行调整，使支架顶粱与工作面顶板接触严密；支架间做到不挤不咬，相邻支架间的错茬合理，架间空隙均匀，前探梁升起，护帮板与煤壁接实，同时，要严格控制端面距；端头支架在生产过程中易发生歪架现象，对端头支架要增设防倒千斤顶，确保支架处于良好状态。同时，在割煤后，要在距机组后滚筒4～6架及时进行拉架，操作方式为本架操作，顺序追机拉架，拉架步距为0．6m，在拉排尾架时，必须由工作面侧依次向机尾侧拉架。
4．3．3软煤区工作面标准化质量管理
要严格按回采作业规程组织施工，采高控制在规定的范围内，以保持顶、底板平整。同时回采过程中工作面支架要带线作业，做到煤壁、支架、前后溜子成直线；支架垂直前后溜子不歪斜。
4．4过软煤区工作面端头顶板管理
大采高工作面端头煤壁三角处因受两巷及工作面采动影响压力大，在软煤区更易发生片帮掉顶。为此，要在端头煤壁三角处架设斜跨棚和顺山棚，加强端头顶板管理。跨工作面机头、机尾用工字钢设双排挑棚，一梁四柱，随机头、机尾交替迈步前移；上下隅角受锚、梁、网支护影响，收角后上下隅角不能及时充分冒落，超前工作面煤壁5m提前将锚索退锚，在上下隅角切顶线处用单体加补密集切顶点柱，用材料将上下隅角充填实。（1）进风顺槽端头超前支架操作流程采煤机割透机头煤帮后，往机尾方向返回30m→推前溜机头→拉排头架→拉后溜机头→前移转载机→拉靠近采面侧的端头支架→拉靠近煤柱侧的端头支架→采煤机反向吃刀→往机尾方向割煤→推前溜→拉排头架→拉后溜机头→前移转载机→拉靠近采面侧的端头支架→拉靠近煤柱侧的端头支架。（2）回风顺槽端头超前支架操作流程采煤机割到机尾距离超前支架插板约1．5m时，收2＃超前支护支架尾部插板→采煤机割透机尾煤帮后，往机头方向返回约30m→推前溜机尾→拉排尾架→拉后溜机尾→前移2＃超前支架→采煤机吃刀→往机头方向割煤→推前溜机尾→拉排尾架→拉后溜机尾→前移锚固架→拉1＃超前支架→拉2＃超前支架→前移锚固架→拉1＃超前支架。
4．5软煤区过断层时的顶板管理
日常生产中，过断层一般采用硬过法。过断层期间，工作面煤岩结合部的顶板管理非常重要，同时存在较大难度。除了要进行正常的顶板管理方式外，还要采取一些有针对性的措施。①控制采高，减少破顶范围及破顶量。当工作面距断层面10m时，提前俯采或仰采逐步降低工作面采高，进入断层带时，采高控制在规定范围以内。刹底或飘车时每刀刹底或飘车量不超过100mm。②快速擦顶移架，减少空顶时间。推进速度与控顶时间成反比、加快推进速度，必然会缩短控顶时间。拉架时，先降后立柱，再同时降前立柱和移架，待支架移动后，立即将降柱手把扳回零位，使之擦顶移架。工作面顶板破碎段，拉架的错茬距离不小于15m，以此保证顶板的整体性。③断层影响范围内严格进行追机作业，只准一茬拉架，其它茬不得拉架，以此保证移架时液压系统的压力，从而达到快速移架的要求。④对发生的顶板事故及时处理。当工作面出现掉矸、掉顶现象，应立即处理，防止事故扩大，同时，对片帮掉顶处可适当多进刀，以便及时拉架支护。工作面若发生较为严重的冒顶事故，确实无法推进时，可采取架棚的方法管理煤壁和顶板。
4．6软煤区工作面更换大件时的顶板管理
工作面更换部分大件，检修人员有时需要在支架下煤壁附近作业，一方面要求作业人员具备较好的安全自保意识，在作业前认真细致观察软煤区顶板及煤壁情况，不站在架间作业；另一方面需要采取一些相应的措施加强软煤区顶板、煤壁支护。①更换采煤机大件，应将提前采煤机停放在顶板较为完好处，支架留出步距，使用半圆木对煤帮进行背帮处理，半圆木放在护帮板中间位置，使用支架护帮板将半圆木抵在煤帮，背严、背实。②更换支架顶粱、前探梁，需要降下支架，顶板出现较长时间的空顶现象，安全威胁大。采取的做法是在检修支架的两端支架上架圆木，提前一至两个班开始上圆木，工作面每推进两刀上一根，圆木合理搭接在两侧支架上，以保证对检修支架上方顶板实现有效支护。
5结语
大采高综采工作面由于煤层厚度增加，支架稳定性降低，在软煤区更容易发生倒架、歪斜，从而发生顶板事故，因此，加强支护显得十分重要。回采过程中，技术措施完善可行是顶板管理的基础，生产现场管理是搞好顶板管理的保证，职工安全意识是顶板管理的关键，这三个环节环环相扣，缺一不可。冒顶事故的发生是有条件的，也是有规律的，只要采用正确的手段对顶板实行监测，掌握其规律，并提前采取针对性预防措施，合理、有效地强化顶板管理，将顶板管理建立在科学基础上，绝大多数顶板事故是可以避免的。
