邱兴文
摘 要：本文结合相关案例，浅析了煤矿回采工作面顶板的分类，分析了回采工作面顶板控制存在的问题，探究了工作面不同结构顶板的控制方法，以期为我国的煤矿回采工作面矿压与顶板管理提供借鉴。
关键词：煤矿；回采工作面；顶板管理
中图分类号：TD327.2 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）20-0175-02
煤矿安全生产，对于煤矿开采具有至关重要的意义。煤矿矿压会造成回采工作面的坍塌，影响煤矿回采工作的安全，顶板控制能有效保障回采工作安全。然而，顶板控制存在的问题极易引发煤矿安全事故。因此，有必要加强对煤矿回采工作面的顶板控制，以确保煤矿回采工作面的安全生产。
1 案例分析
阳煤集团寺家庄公司中央盘区15#煤层，其工作面位于寺家庄公司铁路专用线以南，大寺窊村以西，地表属于南北两头高中部低的沟谷地形，起伏较大，最大落差150m左右。大寺窊村位于工作面中东部，西侧与工作面进风巷平面距离约50m。巴洲河从工作面北部东西向穿过。工作面回采可导致地面山体裂缝、公路沉陷、河流渗漏，尤其会影响到大寺窊村西侧民房产生沉陷变形。该工作面顶板情况如下表1所示。
2 回采工作面顶板分类
2.1 伪顶
伪顶，是指在煤层上面，具有较小的厚度，且极其容易垮落的岩层。伪顶通常伴随着落煤垮落。伪顶的构成，主要是炭质页岩等。伪顶的厚度通常在0.3米到0.5米之间[1]。
2.2 直接顶
直接顶，是指在伪顶上面或者是煤层上面的一层岩石或者数层岩石。直接顶的构成，主要是泥质页岩以及砂质页岩等。通常，将工作面的支架回撤之后，直接顶就会垮落。另外，极少数直接顶的岩层，存在较难垮落的情况[2]。
2.3 老顶
老顶，是指距直接顶上部存在一定距离的岩层，老顶通常较为坚硬。少数老顶存在于煤层上面。老顶的构成通常是砂岩、砂砾岩等。通常，在采空区的上部，老顶具有较大的悬空面积，且不会伴随直接顶的垮落而垮落[3]。
3 回采工作面顶板控制存在的问题
3.1 顶板管理不到位
在煤矿回采工作面顶板控制中，顶板管理不到位的现象通常较为普遍。尤其是在中小型煤矿中，由于工业技术落后等因素影响，对煤矿回采工作面以及井下巷道，通常采用木支护的维护方式。木支护受到物质材料塑性的影响较大，且缺乏足够的支撑力，很难满足支护要求。另外，顶板管理方式较为落后，也是导致煤矿事故频发的重要原因。
3.2 煤壁片帮
在煤矿回采工作面控制中，煤壁片帮，会造成控顶面积的不断扩大。导致煤壁片帮的主要原因，通常有如下几种：（1）缺乏足够的支护强度以及临时支护不及时，会导致控顶距离的增加。（2）煤壁处存在较大的支撑压力，进而引发煤壁片帮。（3）对工作面存在较慢的推进速度，导致煤壁在较长时间内受到顶板压力，进而引发煤壁片帮。（4）增加采深将引发岩石扩大对煤体的应力，导致煤层更易出现破碎，进而引发片帮事故[4]。
3.3 无法保障支柱的有效工作阻力
为确保支柱和支架的作用实现正常发挥，必须保障顶底板较强的抗压入能力。顶底板的抗压入能力较强，才能确保支架围岩和支架间的总刚度较大，才能有效保障支护质量。在地压作用下，伪顶以及伪底会严重影响支护的总体刚度，导致支柱有效工作阻力的降低。
3.4 悬顶面积过大
存在较大的悬顶面积，极易导致坍塌事故的发生。坍塌事故的发生，主要有以下几方面原因：（1）液压泵缺乏足够的气压，加上岩石自身的重力影响，导致其支架难以承受压力，或者是难以维持支架的平衡。（2）支柱或者是支架的初撑力，无法实现对直接顶的直接切断，直接顶与老顶二者之间不易分离。（3）支柱缺乏足够的可缩性，难以实现对下沉岩层的良好适应。（4）回采工作面缺乏足够数量的支柱，其支柱缺乏足够的承载力，无法有效承载垮落岩层的重力[5]。
3.5 支护稳定性问题
当煤层顶板是复合板时，在各种因素，诸如支架稳定性、顶板裂隙等影响下，其上位岩层会分离出顶板岩层。另外，受到局部冒顶因素的影响，其断块会按照煤层倾斜方向实现向下移动，对支柱产生更为巨大的下推力。该下推力会随着煤层倾斜角度的增大而增大，最终会导致支柱或支架被推倒，进而导致顶板事故的发生。
3.6 冲击地压影响
采场周围的围岩通常会受到冲击地压的较大影响。当应力场较高时，一旦出现坚硬顶板的断裂现象，将会导致巨大的冲击力，同时释放出巨大的能量，带来巨大的冲击地压。冲击地压极易发生在矿井深处部位，危害程度非常大。
4 工作面不同结构顶板的控制方法
4.1 类拱式结构顶板的控制
对于类拱式结构顶板的控制，要遵循支、护并行的原则。其控制重点，实现支护对采空区上部重力作用以及工作空间的平衡，在这种情况下，其支架初支撑能实现对岩石重量的有效平衡。另外，要通过上顶网护顶的方式，实现对直接顶完整性的有效保护。在生产过程中采取顶板注胶凝结加固和上金属网护顶，保证支架的初撑力，遵循支、护并行的原则，在顶板管理上取得了良好的效果。
4.2 拱梁式结构顶板的控制
对拱梁式结构顶板的控制，要遵循：“支”的原则。即确定支护强度实现对直接顶岩重的有效支撑，并实现直接顶与基本顶二者之间的离层的有效减少。另外，要实现采空区上方结构与工作空间的平衡，形成对工作稳定的有效保障[6]。拱梁式结构顶板发生顶板破碎，在切巷施工超前支护的锚索，提前预紧顶板，同时提高支架的初撑力，能够有效的控制顶板。
4.3 梁式结构顶板的控制
对梁式结构顶板的控制，要遵循“支”和“让”的原则。确保支柱的可缩量对梁式结构和梁的适应。应保证工作面采高，保证支架液压系统完好，特别是安全要灵敏可靠，避免出现大面顶板不垮落，在强制放顶将支架压成“死架”，或者损毁支架的液压系统。
4.4 整体垮塌式顶板结构顶板的控制
对整体垮塌式頂板结构顶板的控制，要遵循“支”的原则。该顶板结构缺乏显著的周期性，要对工作面及裂缝方向进行调整，使二者具备12度的夹角，实现采空区与工作面之间压力的有效平衡。
5 结语
综上所述，煤矿回采工作面顶板主要分为伪顶、直接顶以及老顶。在煤矿回采工作面顶板控制中存在顶板管理不到位，煤壁片帮，无法保障支柱的有效工作阻力，悬顶面积过大等问题。对于工作面不同结构顶板，要采取不同的控制方法。
参考文献
[1]刘朋.煤矿回采工作面矿压与顶板管理研究[J].工程技术：全文版，2017，（2）：00073-00073.
[2]宁琼，宁齐元，段瑜.煤矿回采工作面矿压与顶板管理探讨[J].现代商贸工业，2009，（5）：293-294.
[3]张德良.浅析煤矿回采工作面矿压与顶板管理[J].科技信息，2010，（32）：351.
[4]王义锋.煤矿回采工作面矿压与顶板管理探讨[J].中国科技博览，2010，（32）：44-44.
[5]王斌.煤矿回采工作面矿压与顶板管理探讨[J].工程技术：引文版， 2016，（12）：00054-00054.
[6]甘文祥.煤矿回采工作面矿压和顶板管理研究[J].工业，2017，（3）：35.endprint
