1、试论采煤工作面控顶方法摘要：采煤工作面顶板事故的发生与工作面本身的顶板条件具有特别重要的关系，为预防发生各种顶板事故，有必要根据工作面的顶板条件和采高情况对工作面顶板进行分类，按照相应的控顶原则，采取针对性的控顶设计。 关键词：顶板分类，控顶原则 中图分类号：TD82 文献标识码： A 文章编号： 一、概述 按顶板条件及所需采用的控顶原则，可以把缓斜、倾斜煤层的顶板分成六类。 第一类：直接顶厚度等于或大于 2-3 倍采高。 第二类：直接顶厚度大于 1 倍采高但小于 2-3 倍采高，直接顶上面是裂隙带的老顶。 第三类：直接顶厚度大于 1 倍采高但小于 2-3 倍采高，直接顶上面是垮落带的老顶。
2、第四类：直接顶厚度小于 1 倍采高，直接顶上面是裂隙带的老顶。 第五类：直接顶厚度小于 1 倍采高，直接顶上面是垮落带的老顶。 第六类：直接顶厚度小于 2-3 倍采高，直接顶上面是厚层难冒顶板。二、各类顶板相应的控顶原则 1、第一类顶板及其控顶原则 第一类顶板冒落带中没有老顶，控顶原则用“支”与“切” 。 所谓“支” ，是指用采场基本支护的初撑力平衡工作空间上方冒落带岩重。依此，或先定支柱的初撑力，计算出支护密度，再转化成排柱距；或先定排柱距，转化成支护密度后，再求所需的支柱初撑力。 所谓“切” ，是指用切顶排另增切顶支柱的初撑力平衡采空区上方冒落带直接顶岩层的重量。考虑到直接顶具有分层冒落的
3、特点，以及岩层有一定的自承能力，多数情况下，切顶排另增切顶支柱的初撑力能平衡采空区上方最大冒落分层的岩重即可。最大冒落分层厚度可按直接顶岩层的分层厚度及岩石强度由下而上逐层估计，这里要注意软弱岩层作为较强岩层之附加载荷的可能性。如果缺乏直接顶岩层分层情况及极限悬顶距的资料，页岩的分层厚度以不超过 1m 考虑，其极限悬顶距以 1m 考虑；砂页岩的分层厚度以不超过 1.5m 考虑，其极限悬顶距以 2m 考虑。根据上述，可以计算出切顶排每米所需增加的初撑力，进而可定出切顶排所应增加切顶支柱的线密度。 以上所述，是按控顶原则把工作空间基本支护与切顶排所增加的切顶支柱分别设计的情况。当冒落带中无老顶时，
4、可以考虑无密集放顶方式；也就是让工作空间基本支护的初撑力既平衡工作空间上方冒落带直接顶岩重，又平衡采空区上方直接顶最大冒落分层岩重。这时，要把采空区上方最大冒落分层的岩重平均分摊到最小控顶距时工作空间上方冒落带直接顶岩重中去，然后用综合的冒落带直接顶岩重计算工作空间基本支护的初撑力、支护密度及排柱距。采用无密集放顶方式时要注意两点：第一、基本支护沿切顶排每米的工作阻力（可按初撑力考虑）不得小于为切断采空区上方直接顶所需的初撑力；第二、基本支护的柱距不得小于 0.5m；否则就不能采用这种放顶方式。 2、第二类顶板及其控顶原则 第二类顶板直接顶上面是裂隙带老顶。据生产实践及理论分析，在这种条件下，
5、老顶已进入裂隙带，即冒落带中没有老顶，控顶原则用“支” 、 “切” 、 “让” 。 所谓“支” ，是指用采场基本支护的初撑力平衡工作空间上方直接顶岩层的重量。依此可确定基本支护的初撑力，支护密度及排柱距。 所谓“切” ，是指用切顶排另增切顶支柱的初撑力平衡采空区上方直接顶最大冒落分层的岩重，从而确定沿切顶排每米所应增加切顶支柱的初撑力及线密度。 和第一类顶板一样，第二类顶板也可以采用无密集放顶方式。但是，当直接顶相对较薄，需要控制裂隙带老顶下沉量时，由于需加强切顶排支柱的初撑力以限定老顶下沉，因而还是采用有密集放顶方式为妥。 所谓“让” ，是指支柱的可缩量要适应裂隙带老顶的下沉。 3、第三类顶
6、板及其控顶原则 第三类顶板直接顶上面是垮落带老顶。这类是冒落带中有老顶的顶板，控顶原则用“支” 、 “切” 、 “支” 、 “让” 。 第一个“支”有两重含义：一是用采场基本支护的初撑力平衡工作空间上方直接顶岩层的重量，从而确定出支柱初撑力，支护密度及排柱距；另一个是用采场基本支护的工作阻力平衡工作空间上方冒落带岩重，从而确定出支护密度及排柱距。设计时，采场基本支护其支柱的平均工作阻力可按额定工作阻力的 60考虑。当排距一定时，若这两者确定出的柱距有所不同，设计中应取其小值。 第二个“支” ，是指用切顶排另增切顶支柱的工作阻力平衡冒落带中老顶岩梁及其附加软岩层重量的一半。设计时，切顶支柱的平均
7、工作阻力可按额定工作阻力的 80%考虑，依此可计算出沿切顶排支撑老顶所需另增的切顶支柱的线密度。实践与理论计算表明：厚 1.5m 的老顶，岩梁长约 6m；厚 2.0m 的老顶，岩梁长约 10m；厚 2.5m 的老顶，岩梁长约 14m。设计时如果缺乏老顶岩梁长度的资料，可参考上述数据。 4、第四、五类顶板及其控顶原则 第四类顶板，直接顶厚度小于 1 倍采高，上面是裂隙带老顶。 第五类顶板，直接顶厚度小于 1 倍采高，上面是垮落带老顶。 当老顶厚度小于 2.5m 时，用加强切顶支柱初撑强度的办法切断之，把条件转化为第一、二或三类再处理。为切断老顶，切顶排另增切顶支柱的初撑力应能平衡极限跨距时老顶岩
8、梁及其附加软岩层的重量。实践与理论计算表明：厚 1.5m 的老顶，极限跨距约 3m；厚 2.0m 的老顶，极限跨距约 5m；厚 2.5m 的老顶，极限跨距约 7m。设计时，如果缺乏老顶极限跨距的资料，可参考上述数据。 5、第六类顶板及其控顶原则 第六类顶板，直接顶厚度小于 2-3 倍采高，上面是厚层难冒顶板。 对付厚层难冒顶板，如果仍用垮落法处理采空区，则必须用钻眼爆破或高压注水等方法松动碎裂 2-3 倍采高顶板（包括直接顶在内） 。 三、控顶设计中的两点注意事项 1、控顶设计中有关复合顶板防推问题 不论上述那一类顶板，如果是复合顶板，煤层又有明显的倾角，则控顶设计时还需要用公式进行验算。 2
9、、控顶设计中有关防漏问题 不论上述那一类顶板，控顶设计时还需要考虑防漏问题。原则上讲，当直接位于煤层之上的顶板属完整顶板时，支护用带帽点柱即可；对中等稳定顶板，支护必须有顶梁；对软弱破碎顶板，支护的顶梁上必须加背板，甚至要背严。另外，为控制端面碎顶，需要在基本顶梁上加短顶梁，或用长钢梁对棚迈步支架等。 四、三个注意问题 为了搞好初采阶段的顶板控制，还需要注意三个问题：第一、当老顶跨距达到预期的初次垮落步距或初次来压步距时，直接顶未垮落或老顶未来压，这时可采取增加切顶支柱的初撑力或切顶支柱工作阻力的办法，保证工作面继续推进。第二、沿切顶排切断直接顶与支撑老顶所需切顶支柱的线密度不必叠加，取两者中的大值即可。第三、为支撑冒落带老顶，切顶支柱的工作阻力可按其额定工作阻力的 90考虑。 参考文献： 刘宏学;息金波;综放工作面周期来压期间液压支架压死现象分析J;山西煤炭;2010 年 04 期. 徐再刚;土城矿软岩巷道矿压显现规律及支护研究D;贵州大学;2006 年 胡国伟;大采高综采工作面矿压显现特征及控制研究D;太原理工大学;2006 年
