急倾斜特厚煤层综采放顶煤破碎顶板管理

马超

摘要：本文研究了急倾斜特厚煤层综采放顶煤过程中破碎顶板的管理技术。针对急倾斜特厚煤层的开采难点，提出了有效的顶板控制策略，包括顶板预裂、合理布置放顶煤工艺参数、实施顶板支护及特殊地段加固措施等。通过现场实践验证，这些措施显著提高了放顶煤的安全性和效率，为类似条件下的煤层开采提供了有益的参考。

关键词：急倾斜煤层；特厚煤层；综采放顶煤

引言：随着煤炭开采技术的不断发展，急倾斜特厚煤层的开采逐渐成为煤炭行业的重要研究方向，在综采放顶煤过程中，破碎顶板的管理是确保开采安全和提高效率的关键。本文旨在探讨针对急倾斜特厚煤层的破碎顶板管理技术，以期为类似条件下的煤炭开采提供理论支持和实践指导。

一、急倾斜特厚煤层开采难点分析

急倾斜特厚煤层是煤炭开采领域面临的一大技术挑战，其开采难度相对较大，主要源于两方面的难点：地质条件的复杂性和放顶煤过程中的顶板稳定性问题。

（一）地质条件复杂性

急倾斜特厚煤层的开采工作，首要面对的挑战便是复杂多变的地质条件。这类煤层往往埋藏于地下深处，所处的地质环境极为复杂，常常伴随着断层、褶皱、节理等不良地质因素，这些因素不仅影响着煤层的连续性和稳定性，更对开采过程的安全性和效率构成了严重威胁。断层是地壳中岩层或岩体沿破裂面发生明显位移的构造形态。在急倾斜特厚煤层的开采中，断层可能导致煤层的连续性被破坏，出现煤体破碎、冒顶等问题，这不仅增加了开采的难度，还可能对作业人员的生命安全构成直接威胁。因此，在开采前必须对断层进行详细的勘察和分析，制定相应的安全技术措施；而褶皱是岩层在形成过程中，因受到地壳运动的作用而发生弯曲的现象，在急倾斜煤层中，褶皱可能导致煤层厚度发生显著变化，使得开采工作难以进行。此外，褶皱还可能导致煤体的应力分布不均，增加开采过程中的安全风险。因此，对于褶皱的处理，需要采取合理的开采方法和支护措施，确保开采过程的安全顺利进行。节理是岩体中由于应力作用而形成的裂缝或断裂面，在急倾斜特厚煤层的开采中，节理的存在可能降低煤体的整体强度，使得顶板稳定性下降，这可能导致在开采过程中出现顶板垮落、冒顶等事故。因此，对于节理的处理，需要采取注浆加固、锚杆支护等措施，提高顶板的稳定性，确保开采过程的安全。

（二）放顶煤过程中的顶板稳定性问题

放顶煤是急倾斜特厚煤层开采的一种常用方法，但在放顶煤过程中，顶板稳定性问题是一个不可忽视的难点。由于急倾斜煤层的倾角较大，顶板岩石在重力作用下容易发生滑移、垮落，这不仅会破坏煤体的完整性，还可能对开采作业人员的安全构成威胁；此外，放顶煤过程中还需要对顶板进行有效的控制和管理。如果顶板控制不当，可能会导致顶板突然垮落，造成工作面被埋、人员伤亡等严重后果。因此，在放顶煤过程中，必须采取一系列有效的措施来确保顶板的稳定性，如合理布置支护设备、优化放顶煤工艺参数、加强顶板监测等。针对急倾斜特厚煤层的开采难点，必须采取综合措施来解决这些问题。首先，要充分了解和研究地质条件，掌握煤层的赋存规律和不利因素，为开采过程提供科学依据；其次，要加强顶板管理，采取有效的支护措施和控制方法，确保顶板的稳定性；另外，还要不断优化开采工艺和设备，提高开采效率和安全性。通过这些措施的实施，可以有效解决急倾斜特厚煤层开采过程中的难点问题，实现安全、高效的煤炭生产。

二、破碎顶板管理策略

在急倾斜特厚煤层的综采放顶煤过程中，破碎顶板的管理策略至关重要。针对破碎顶板的特性，本文提出了以下三方面的管理策略。

（一）顶板预裂技术

顶板预裂技术是一种主动控制顶板稳定性的方法。在放顶煤前，通过预先在顶板上布置一定数量的预裂孔，利用高压水或高压气体进行预裂，使顶板在放顶煤过程中能够按照预定的方向和范围进行破裂。这样，不仅可以减少顶板垮落时的冲击力，还可以引导顶板岩石的垮落方向，避免对工作面的影响。实施顶板预裂技术时，需要准确掌握顶板的岩石力学特性，包括岩石的强度、节理发育情况等，以便合理确定预裂孔的布局和参数。同时，预裂过程中需要严格控制预裂孔的深度、间距和预裂压力，确保预裂效果达到最佳。

（二）放顶煤工艺参数优化

放顶煤工艺参数的选择直接影响到顶板的稳定性和放顶煤的效果。针对急倾斜特厚煤层的开采特点，需要对放顶煤工艺参数进行优化。这包括放煤步距、放煤顺序、放煤速度等方面的参数，合理的放煤步距可以平衡放顶煤过程中的顶板压力和煤体破碎程度，避免顶板因压力过大而垮落。同时，合理的放煤顺序和速度可以有效控制顶板的垮落范围和速度，减少对工作面的影响。

（三）顶板加固措施

针对破碎顶板，采取适当的加固措施是确保顶板稳定性的重要手段。常见的顶板加固措施包括注浆加固、锚杆支护和锚索支护等。注浆加固是通过向顶板岩石中注入特定的浆液，使岩石颗粒之间的粘结力增强，提高顶板的整体强度。锚杆支护和锚索支护则是通过在顶板中安装锚杆或锚索，将顶板与周围的稳定岩层连接起来，形成一个整体的支护结构，提高顶板的承载能力。在实施顶板加固措施时，需要根据顶板的实际情况选择合适的加固方法和参数。同时，加固过程中需要严格控制浆液的质量、注浆压力和时间，以及锚杆或锚索的布置和张拉力等，确保加固效果达到最佳。

三、现场实践与应用效果

（一）现场实践方案

针对急倾斜特厚煤层的综采放顶煤破碎顶板管理，我们在实际开采过程中制定了一套详细的现场实践方案。首先，我们根据煤层的赋存条件和顶板的岩石力学特性，进行了顶板预裂技术的设计，通过精确计算预裂孔的布局、深度和预裂压力等参数，我们有效地引导了顶板的破裂方向和范围，减少了放顶煤过程中的冲击力和垮落范围；其次，我们针对放顶煤工艺参数进行了优化。通过调整放煤步距、放煤顺序和放煤速度，我们平衡了放顶煤过程中的顶板压力和煤体破碎程度，避免了因顶板压力过大而导致的垮落现象。同时，我们还加强了对放顶煤过程的监控，及时发现并处理潜在的安全隐患；最后，在顶板加固措施方面，我们采用了注浆加固、锚杆支护和锚索支护等多种方法。通过向顶板岩石中注入特定的浆液，提高了岩石之间的粘结力，并且通过安装锚杆和锚索，将顶板与周围的稳定岩层连接起来，增强了顶板的承载能力，这些加固措施的实施，有效地提高了顶板的稳定性，为放顶煤过程的安全进行提供了保障。

（二）应用效果分析

经过一段时间的现场实践，我们取得了显著的应用效果。通过顶板预裂技术的实施，我们成功地引导了顶板的破裂方向和范围，减少了放顶煤过程中的冲击力和垮落范围，显著提高了工作面的安全性；同时，通过优化放顶煤工艺参数，我们平衡了顶板压力和煤体破碎程度，避免了因顶板压力过大而导致的垮落现象。这不仅提高了放顶煤的效率，还降低了对设备的损坏和维修成本；此外，通过实施顶板加固措施，我们有效地提高了顶板的稳定性。注浆加固增强了岩石之间的粘结力，锚杆和锚索的支护作用使得顶板与周围的稳定岩层形成了一个整体的支护结构，显著提高了顶板的承载能力。这些加固措施的实施，为放顶煤过程的安全进行提供了坚实的保障。

结束语：

经过对急倾斜特厚煤层开采难点的深入分析，以及针对破碎顶板管理策略的详细探讨，我们可以清晰地认识到，在这一特殊地质条件下，确保开采过程的安全与效率至关重要。顶板预裂技术、放顶煤工艺参数优化以及顶板加固措施的有效实施，为解决这一难题提供了切实可行的方法。然而，实际应用中仍需结合具体情况，不断创新和完善技术措施，以应对地质条件的变化和不确定性。

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