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【摘要】本文以实测地质资料为依据，分析了刘东煤矿二水平东11001工作面顶板类型，针对复杂地质条件下复合顶板难于管理和易冒落的现象，结合实际做出一些分析，提出作者的见解。
【关键词】复合顶板；10煤；治理
1.引言
在煤矿生产中，顶板事故调查中发现，复合顶板所引发的顶板冒落事故往往据于首位，尤其是在更为复杂的地质环境条件下，复合顶板的治理显得尤为重要。
所谓复合顶板，我们认为必须具备以下三个条件：一是煤层顶板由下软上硬不同岩性和岩层组成；二是软硬层之间夹有煤线或薄煤层软弱煤层；三是下位软岩层的厚度一般在0.5-2.5m范围之间[1]。从中可以看出，复合顶板条件下，其下部主采煤层与上部老顶之间存在一定的距离，而中间这部分煤层伪顶或直接顶又是主要有软岩石或软岩层夹薄煤层、煤线组成。从岩石物理力学性质的角度看，其泥岩硬度范围为f=2-3，煤层硬度为f=2.5，粉砂岩硬度f=4-5，砂岩（细-中）硬度为f=6-8，其复合顶板岩性硬度偏小，在工作面回采时，更容易冒落，使采空区与老顶之间形成一定的悬空距离。另外，复合顶板条件下，在掘进巷道或者工作面推进遇构造带时，也使得顶板砂岩裂隙水对矿井正常产生巨大危害。
2.地质概况
在淮北矿区主采10#煤层中，其直接顶板或直接底板岩性多为砂岩或砂质页岩，其老顶多为砂岩（细-中）。该类顶板老顶初次来压步距一般约25m，最大超过30m，而且直接顶呈大块冒落，初放时常需要强制放顶[2]。
刘东矿二水平东11001工作面是南巷二水平东翼采区首采工作面，其西部靠近F21（H=60-140m）断层，南部受F15（H=140～230m）和F16（H>80m）断层阻断，东部临近F1（H=100～230m）断层，生产条件及地质条件较为复杂。其主采10煤层煤质类型为天然焦、焦煤、1/3焦煤为主，煤层发热量较高，为高热值煤。煤层厚度0.62～5.33m，均厚为3.09m。局部为煤层结构简单，以单一煤层为主，仅在个别钻孔中可见一层夹矸，夹矸岩性为炭质泥岩和粉砂岩。煤层发育较好，为薄～中厚煤层，成煤环境为滨海平原泥炭沼泽成煤。
3.10煤复合顶板类型和开采条件
经过实测，刘东矿东11001工作面10煤层以上是0.2-0.8m的泥岩，炭质泥岩或厚约0.2m煤线伪顶，直接顶板岩性为砂质泥岩，粉砂岩或0.2-0.6m煤层组成和粉砂岩，砂岩老顶组成。10煤层顶板岩性自下而上是有软岩到坚硬岩石转化，是典型的复合顶板类型。
10煤顶板多为粉砂岩，其上为老顶砂岩，底板泥岩或粉砂岩。刘东矿生产阶段取10煤底板粉砂岩样做力学测试，抗压强度27.6MPa，抗拉强度1.08MPa。据实际开采10煤层时顶底板的稳定性：泥岩属不稳定型，粉砂岩属中等稳定～不稳定型，砂岩属稳定型。10煤层顶板粉砂岩厚4-6m，采空后粉砂岩容易冒落，碎胀充填直至老顶砂岩，这种情况下周期来压不明显。
另外，刘东矿2003年补勘对03-2号孔10煤层采集的三组顶底板岩石力学样本，其测试成果见表1。
4.治理措施
4.1加强顶板支护和管理
要解决复合顶板易冒落问题，首先是考虑到如何更好地强化顶板支护与管理的问题。针对淮北矿区复杂地质条件下复合顶板特点，易采用超前挂梁、短梁来及时支护，尽量缩减空顶时间和空顶距范围。合理布局锚网、锚索、钢带位置，有針对性的对个别顶板岩石较为破碎区段进行钢棚支护，避免长时间空顶造成顶板严重离层。另外，在支护材料的选择上要严格把关，杜绝不合格材料入井及投入使用，定期专人对离层或顶板易冒落区进行检查，加大联网、补网管理环节的力度。
4.2提高支柱的初撑力
对支柱的有效管理能使其更好的发挥作用，减少无效支护，根本性地控制顶板离层。工作面必须有专业技术人员定期观测初次来压及周期来压时间，掌握其规律，做到心中有数。复合顶板下，顶板下部软岩含煤线更容易离层，在岩性破碎的个别区段更为明显，顶板下沉量过大，造成直接顶下沉及其冒落，影响矿井正常生产。因为有效的控顶就是从根本上提前其支护系统的刚性，最直接的办法就是要强化提高护顶支柱的初撑力。另外是给支柱穿鞋已提高支护力。
4.3对直接顶板的监控和治理
煤层伪顶可以随着煤层的开采一次性带采，而对直接顶的控制好坏是冒顶事故常发的主要原因。对复合顶板的治理就是要对容易冒落的直接顶和局部易冒老顶进行行之有效的监控。刘东煤矿11001工作面掘进巷道过程中有专业技术人员定期对10煤顶板岩性进行探查，进行阶段性成果总结、分析及预测。在个别顶板破碎区段进行提前预测，加强支护。最大限度地保证直接顶板与砂岩老顶不离层。在顶板岩性极其破碎区段易采取主动放顶，二次加固支护的方法，最大程度上保证顶板在可控范围内局部冒落。
4.4科学的管理措施
对复合顶板要加强科学管理，包括对工作面的管理和顶底板的全方位、立体式管理。合理的劳动作业组织和作业方式尤为重要，既要重管理，又要重效益。在对复合顶板的管理上做到及时护顶，减少空顶时间和缩小空顶距离。在对直接顶及老顶的监测监控上做到专人专职，定期检测、定期汇报、总结分析预测等。在对支柱的选取上要严格检测，坚持对矿压的观测，把握规律，确定来压步距和岩移范围。提高井下现场施工队伍的管理，加强工程质量。
参考文献
[1]吴长云.浅谈复合顶板的治理[J].黑龙江科技信息，2004（8）：157.
[2]张希久，杨军.淮北矿区顶板管理八年沿革（下）—兼谈回采工作面顶板治理的研究与实践[J]矿山压力与顶板管理，1994，（3）：11-15.
[3]闫敦喜.二层煤复合顶板的治理方法研究[J].山东煤炭科技，2003，（4）：27-28.
[4]刘效云，扬本水等.控制“三软”煤层顶板的理论与实践[J].东北煤炭科技，2000，（2）：12-13.
[5]施力芳，郭丛林.复杂地质条件下长距离石门揭煤顶板综合治理技术[J].煤矿现代化，2007，（5）：18-20.
作者简介
吴义北（1981，4-），男，安徽淮北人，硕士研究生，2011年7月毕业于中国矿业大学资源学院，地质学专业，主要研究方向为矿井地质学，沉积学与层序地层学。现工作单位为新光集团（原盐城矿务局）生产发展部，地质防治水技术员。
【关键词】复合顶板；10煤；治理
1.引言
在煤矿生产中，顶板事故调查中发现，复合顶板所引发的顶板冒落事故往往据于首位，尤其是在更为复杂的地质环境条件下，复合顶板的治理显得尤为重要。
所谓复合顶板，我们认为必须具备以下三个条件：一是煤层顶板由下软上硬不同岩性和岩层组成；二是软硬层之间夹有煤线或薄煤层软弱煤层；三是下位软岩层的厚度一般在0.5-2.5m范围之间[1]。从中可以看出，复合顶板条件下，其下部主采煤层与上部老顶之间存在一定的距离，而中间这部分煤层伪顶或直接顶又是主要有软岩石或软岩层夹薄煤层、煤线组成。从岩石物理力学性质的角度看，其泥岩硬度范围为f=2-3，煤层硬度为f=2.5，粉砂岩硬度f=4-5，砂岩（细-中）硬度为f=6-8，其复合顶板岩性硬度偏小，在工作面回采时，更容易冒落，使采空区与老顶之间形成一定的悬空距离。另外，复合顶板条件下，在掘进巷道或者工作面推进遇构造带时，也使得顶板砂岩裂隙水对矿井正常产生巨大危害。
2.地质概况
在淮北矿区主采10#煤层中，其直接顶板或直接底板岩性多为砂岩或砂质页岩，其老顶多为砂岩（细-中）。该类顶板老顶初次来压步距一般约25m，最大超过30m，而且直接顶呈大块冒落，初放时常需要强制放顶[2]。
刘东矿二水平东11001工作面是南巷二水平东翼采区首采工作面，其西部靠近F21（H=60-140m）断层，南部受F15（H=140～230m）和F16（H>80m）断层阻断，东部临近F1（H=100～230m）断层，生产条件及地质条件较为复杂。其主采10煤层煤质类型为天然焦、焦煤、1/3焦煤为主，煤层发热量较高，为高热值煤。煤层厚度0.62～5.33m，均厚为3.09m。局部为煤层结构简单，以单一煤层为主，仅在个别钻孔中可见一层夹矸，夹矸岩性为炭质泥岩和粉砂岩。煤层发育较好，为薄～中厚煤层，成煤环境为滨海平原泥炭沼泽成煤。
3.10煤复合顶板类型和开采条件
经过实测，刘东矿东11001工作面10煤层以上是0.2-0.8m的泥岩，炭质泥岩或厚约0.2m煤线伪顶，直接顶板岩性为砂质泥岩，粉砂岩或0.2-0.6m煤层组成和粉砂岩，砂岩老顶组成。10煤层顶板岩性自下而上是有软岩到坚硬岩石转化，是典型的复合顶板类型。
10煤顶板多为粉砂岩，其上为老顶砂岩，底板泥岩或粉砂岩。刘东矿生产阶段取10煤底板粉砂岩样做力学测试，抗压强度27.6MPa，抗拉强度1.08MPa。据实际开采10煤层时顶底板的稳定性：泥岩属不稳定型，粉砂岩属中等稳定～不稳定型，砂岩属稳定型。10煤层顶板粉砂岩厚4-6m，采空后粉砂岩容易冒落，碎胀充填直至老顶砂岩，这种情况下周期来压不明显。
另外，刘东矿2003年补勘对03-2号孔10煤层采集的三组顶底板岩石力学样本，其测试成果见表1。
4.治理措施
4.1加强顶板支护和管理
要解决复合顶板易冒落问题，首先是考虑到如何更好地强化顶板支护与管理的问题。针对淮北矿区复杂地质条件下复合顶板特点，易采用超前挂梁、短梁来及时支护，尽量缩减空顶时间和空顶距范围。合理布局锚网、锚索、钢带位置，有針对性的对个别顶板岩石较为破碎区段进行钢棚支护，避免长时间空顶造成顶板严重离层。另外，在支护材料的选择上要严格把关，杜绝不合格材料入井及投入使用，定期专人对离层或顶板易冒落区进行检查，加大联网、补网管理环节的力度。
4.2提高支柱的初撑力
对支柱的有效管理能使其更好的发挥作用，减少无效支护，根本性地控制顶板离层。工作面必须有专业技术人员定期观测初次来压及周期来压时间，掌握其规律，做到心中有数。复合顶板下，顶板下部软岩含煤线更容易离层，在岩性破碎的个别区段更为明显，顶板下沉量过大，造成直接顶下沉及其冒落，影响矿井正常生产。因为有效的控顶就是从根本上提前其支护系统的刚性，最直接的办法就是要强化提高护顶支柱的初撑力。另外是给支柱穿鞋已提高支护力。
4.3对直接顶板的监控和治理
煤层伪顶可以随着煤层的开采一次性带采，而对直接顶的控制好坏是冒顶事故常发的主要原因。对复合顶板的治理就是要对容易冒落的直接顶和局部易冒老顶进行行之有效的监控。刘东煤矿11001工作面掘进巷道过程中有专业技术人员定期对10煤顶板岩性进行探查，进行阶段性成果总结、分析及预测。在个别顶板破碎区段进行提前预测，加强支护。最大限度地保证直接顶板与砂岩老顶不离层。在顶板岩性极其破碎区段易采取主动放顶，二次加固支护的方法，最大程度上保证顶板在可控范围内局部冒落。
4.4科学的管理措施
对复合顶板要加强科学管理，包括对工作面的管理和顶底板的全方位、立体式管理。合理的劳动作业组织和作业方式尤为重要，既要重管理，又要重效益。在对复合顶板的管理上做到及时护顶，减少空顶时间和缩小空顶距离。在对直接顶及老顶的监测监控上做到专人专职，定期检测、定期汇报、总结分析预测等。在对支柱的选取上要严格检测，坚持对矿压的观测，把握规律，确定来压步距和岩移范围。提高井下现场施工队伍的管理，加强工程质量。
参考文献
[1]吴长云.浅谈复合顶板的治理[J].黑龙江科技信息，2004（8）：157.
[2]张希久，杨军.淮北矿区顶板管理八年沿革（下）—兼谈回采工作面顶板治理的研究与实践[J]矿山压力与顶板管理，1994，（3）：11-15.
[3]闫敦喜.二层煤复合顶板的治理方法研究[J].山东煤炭科技，2003，（4）：27-28.
[4]刘效云，扬本水等.控制“三软”煤层顶板的理论与实践[J].东北煤炭科技，2000，（2）：12-13.
[5]施力芳，郭丛林.复杂地质条件下长距离石门揭煤顶板综合治理技术[J].煤矿现代化，2007，（5）：18-20.
作者简介
吴义北（1981，4-），男，安徽淮北人，硕士研究生，2011年7月毕业于中国矿业大学资源学院，地质学专业，主要研究方向为矿井地质学，沉积学与层序地层学。现工作单位为新光集团（原盐城矿务局）生产发展部，地质防治水技术员。