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摘 要：在进行综采工作面生产过程中，当工作面遇地质构造时，难免会出现顶板破碎的现象，针对实际生产过程中综采工作面出现顶板破碎现象，根据现场实际经验，利用拉超前支架、预注马丽散加强对顶板的控制，通过现场的及时管理与正确操作，及时的控制顶板破碎现象，防止冒顶事故发生。
关键词：综采工作面；顶板；破碎原因；控制；技术
一、工作面顶板破碎冒顶的因素分析
（一）地质因素
煤与围岩的强度、节理、裂隙、断层、褶曲等地质构造是影响顶板稳定与否的内因；通常煤、岩层强度低，层理、裂隙发育，断层构造带是造成顶板岩层破碎易冒的重要因素。随工作面开采，煤层与围岩相对稳定的力学结构遭到破坏，顶板岩层应力通过煤层释放给底板岩层，若煤层强度低、易碎，顺板岩层应力无法或完全释放到底板岩层，从而导致顶板破碎。岩层的层理、裂隙是决定岩体强度的重要特征，层理、裂隙越发育，岩性越弱，强度越低，顶板岩层也越易冒落。断层、褶曲等地质构造带易造成顶板破碎、易冒，构造带与工作面夹角越小，揭露破碎带越宽，对工作面产生冒顶的影响也越大，断层落差越大；附近涨性构造裂隙越发达，岩性越松软，冒顶可能性也越大。
（二）端面距
若冒落程度用冒落范围占工作面总长的百分比表示，端面距越大，冒落程度随之增加（如图1）。但有的工作面梁端距近为零，仍发生不少冒顶，这说明端面距不是影响顶板冒落的唯一因素，它受诸多因素影响。
（三）工作面推进速度
顶板冒落程度与工作面推进速度有直接关系，工作面推进速度增加，工作面支护速度也加快，减少了煤与围岩的变行，减少了工作面冒顶。工作面推进速度越快冒落程度越小（如图二）。
（四）支架初撑力
平均支护强度与冒落程度大致呈双曲线关系（如图三），且明显变化区间在250-300kN/m2之间，低于此阻力端面冒落急剧增加，高于此阻力，对端面冒顶的影响不大，如把支架平均支护强度控制在250-300kN/m2，就会减少端面冒顶。要保证支架的支护强度首先要确定支架初撑力，其主要原因：（1）支架供液时间短，多支架同时供液；（2）泵站压力不足，阀门及管路漏液；（3）支架立柱、前梁千斤顶窜液；（4）支架上有浮煤、浮矸；（5）工作面底板松软；（6）泵站流量小，主管路内径细，供液不足。
（五）支护状态
良好的支护状态，会提高支架对顶板的控制能力，减少冒顶事故发生。由于采煤工艺不当，伪倾角掌握不好，造成运输机上窜下滑，支架不再垂直工作面，支架间呈台阶错茬，影响了支架支护状态；有时支架各立柱升柱不平衡，造成顶梁歪斜，不能平行支护顶板，形成顶梁与顶板线接触；有时出现歪架、咬架，调架不及时等，都会降低支架支护质量，导致顶板事故发生。
二、综采工作面顶板破碎控制技术分析
（一）复合破碎顶板管理工艺
（1）及时支护：采煤机割煤后先移支架，后移输送机，为此，支架前柱与输送机的电缆槽托架间要预留一次截深距。移架后护帮装置及时支护，防止煤壁片帮。有伸缩梁的支架，要及时伸出伸缩梁，防止冒顶。（2）超前支护：如果采用正常的移架方法维护不住破碎顶板或煤壁片帮比较严重时，可采取超前采煤机进行移架，使支架顶梁顶住煤壁，不让顶板暴壁出来而得以提前支护。（3）带压擦顶移架：移架时让支柱仍保持一定的工作阻力，使顶梁贴着顶板擦顶前移，一定程度上可以减轻移架时顶板岩层的活动，减少由于移架而造成的顶板破坏。（4）铺金属网：在支架顶梁上铺金属网，这是管理破碎顶板的有效办法。当煤壁前控顶范围内的顶板破碎時，为保证支架顺利前移，顶网能顺利展开，也可在金属网下架走向梁，由走向梁预先托住顶板，让支架在走向梁及金属网的掩护下前移。（5）架走向梁：在煤壁靠顶板处掘一梁窝，将走向梁的一端架在煤壁上，另一头架在支架的顶梁上。如果煤壁容易片帮，则煤壁上不适宜或不能掘梁窝，这时可靠近煤壁侧打一临时贴帮柱。如图1所示：
在12410综采工作面回采过程中发现其复合顶板完整状况变化较大，在其顶板相对完整情况下，采用前述顶板管理工艺，在顶板裸露后立即加强支护，取得了很好的控制效果。但是对胶结程度很低的破碎复合顶板，这种被动的管理方法效果很差。由于破碎顶板胶结程度很低，一经揭露即产生流动状态，很难支护控制，冒顶事故在所难免，严重影响工作面的安全生产。经过认真分析，决定采取分类方法管理复合破碎顶板：顶板固结程度较好地段采取前述综合管理工艺，破碎地段采取注浆固化顶板技术主动控制破碎顶板。
（二）注浆固化破碎顶板
1.马丽散加固机理
马丽散是由两种成分组成的聚亚胶脂产品，具有高度粘合力和很好的机械性能，与岩层产生高度粘合。马丽散注入岩层后，低粘度混合物保持液体状态几秒钟，渗透细小的裂缝，发生膨胀和粘结，从而将冒落区内松散岩石胶结在一起，有效地加固围岩松动圈，使之成为整体，提高了围岩的整体承载能力，从而有效控制巷道顶板的垮落。
2.马丽散注浆加固方案
地点选择
12410综采工作面机、风巷掘进时沿2#煤层顶板掘进，因2#煤层变薄或缺失，煤层与夹矸变厚，致使采面顶板变化为复合顶板（煤、岩互层），机巷掘致550m处揭露落差大于5m的断层而发生了冒顶事故，高冒区长达20m、高度超过10m以上。对回采有较大影响。最终决定在此处采用马丽散注浆液加固方案.
注浆参数
在冒顶区每循环约布置8个注浆孔，孔间距不大于1.5m，深孔3.5～4.8m，最大6.0m，每个循环大概加固控制5～6m范围。
马丽散树脂与催化剂的配合比：体积比1：1。根据围岩性质，确定终孔注浆压力不小于4MPa。
3.施工工艺
打眼埋设注浆管用高压胶管连接注射枪和注浆泵，将注浆泵的两根吸管分别插入装有马丽散树脂和马丽散催化剂的桶内，开泵注浆达到设计压力，冲洗机具停泵，拆卸注射枪。注浆孔采用顶锚杆机配注浆专用钻杆施工，钻孔直径28mm，孔深3.5～6.0m。每孔注浆量根据注浆压力确定，施工时必须严格控制注浆压力，达到设计压力即可换孔注浆或停止注浆。注浆按由下而上顺序进行。在第一遍注浆结束后，对注浆区进行人工清渣，然后及时架设超前支护。
参考文献
[1]李国刚.注浆加固技术在综采面破碎顶板治理中的应用[J].山东煤炭科技，2019（07）：30-31.
[2]孙驭丞.综采工作面破碎顶板安全维护措施研究[J].山东煤炭科技，2019（03）：46-47+50.
[3]武颜璋.综采工作面过顶板破碎带支护技术实践[J].能源与节能，2019（01）：161-163.
关键词：综采工作面；顶板；破碎原因；控制；技术
一、工作面顶板破碎冒顶的因素分析
（一）地质因素
煤与围岩的强度、节理、裂隙、断层、褶曲等地质构造是影响顶板稳定与否的内因；通常煤、岩层强度低，层理、裂隙发育，断层构造带是造成顶板岩层破碎易冒的重要因素。随工作面开采，煤层与围岩相对稳定的力学结构遭到破坏，顶板岩层应力通过煤层释放给底板岩层，若煤层强度低、易碎，顺板岩层应力无法或完全释放到底板岩层，从而导致顶板破碎。岩层的层理、裂隙是决定岩体强度的重要特征，层理、裂隙越发育，岩性越弱，强度越低，顶板岩层也越易冒落。断层、褶曲等地质构造带易造成顶板破碎、易冒，构造带与工作面夹角越小，揭露破碎带越宽，对工作面产生冒顶的影响也越大，断层落差越大；附近涨性构造裂隙越发达，岩性越松软，冒顶可能性也越大。
（二）端面距
若冒落程度用冒落范围占工作面总长的百分比表示，端面距越大，冒落程度随之增加（如图1）。但有的工作面梁端距近为零，仍发生不少冒顶，这说明端面距不是影响顶板冒落的唯一因素，它受诸多因素影响。
（三）工作面推进速度
顶板冒落程度与工作面推进速度有直接关系，工作面推进速度增加，工作面支护速度也加快，减少了煤与围岩的变行，减少了工作面冒顶。工作面推进速度越快冒落程度越小（如图二）。
（四）支架初撑力
平均支护强度与冒落程度大致呈双曲线关系（如图三），且明显变化区间在250-300kN/m2之间，低于此阻力端面冒落急剧增加，高于此阻力，对端面冒顶的影响不大，如把支架平均支护强度控制在250-300kN/m2，就会减少端面冒顶。要保证支架的支护强度首先要确定支架初撑力，其主要原因：（1）支架供液时间短，多支架同时供液；（2）泵站压力不足，阀门及管路漏液；（3）支架立柱、前梁千斤顶窜液；（4）支架上有浮煤、浮矸；（5）工作面底板松软；（6）泵站流量小，主管路内径细，供液不足。
（五）支护状态
良好的支护状态，会提高支架对顶板的控制能力，减少冒顶事故发生。由于采煤工艺不当，伪倾角掌握不好，造成运输机上窜下滑，支架不再垂直工作面，支架间呈台阶错茬，影响了支架支护状态；有时支架各立柱升柱不平衡，造成顶梁歪斜，不能平行支护顶板，形成顶梁与顶板线接触；有时出现歪架、咬架，调架不及时等，都会降低支架支护质量，导致顶板事故发生。
二、综采工作面顶板破碎控制技术分析
（一）复合破碎顶板管理工艺
（1）及时支护：采煤机割煤后先移支架，后移输送机，为此，支架前柱与输送机的电缆槽托架间要预留一次截深距。移架后护帮装置及时支护，防止煤壁片帮。有伸缩梁的支架，要及时伸出伸缩梁，防止冒顶。（2）超前支护：如果采用正常的移架方法维护不住破碎顶板或煤壁片帮比较严重时，可采取超前采煤机进行移架，使支架顶梁顶住煤壁，不让顶板暴壁出来而得以提前支护。（3）带压擦顶移架：移架时让支柱仍保持一定的工作阻力，使顶梁贴着顶板擦顶前移，一定程度上可以减轻移架时顶板岩层的活动，减少由于移架而造成的顶板破坏。（4）铺金属网：在支架顶梁上铺金属网，这是管理破碎顶板的有效办法。当煤壁前控顶范围内的顶板破碎時，为保证支架顺利前移，顶网能顺利展开，也可在金属网下架走向梁，由走向梁预先托住顶板，让支架在走向梁及金属网的掩护下前移。（5）架走向梁：在煤壁靠顶板处掘一梁窝，将走向梁的一端架在煤壁上，另一头架在支架的顶梁上。如果煤壁容易片帮，则煤壁上不适宜或不能掘梁窝，这时可靠近煤壁侧打一临时贴帮柱。如图1所示：
在12410综采工作面回采过程中发现其复合顶板完整状况变化较大，在其顶板相对完整情况下，采用前述顶板管理工艺，在顶板裸露后立即加强支护，取得了很好的控制效果。但是对胶结程度很低的破碎复合顶板，这种被动的管理方法效果很差。由于破碎顶板胶结程度很低，一经揭露即产生流动状态，很难支护控制，冒顶事故在所难免，严重影响工作面的安全生产。经过认真分析，决定采取分类方法管理复合破碎顶板：顶板固结程度较好地段采取前述综合管理工艺，破碎地段采取注浆固化顶板技术主动控制破碎顶板。
（二）注浆固化破碎顶板
1.马丽散加固机理
马丽散是由两种成分组成的聚亚胶脂产品，具有高度粘合力和很好的机械性能，与岩层产生高度粘合。马丽散注入岩层后，低粘度混合物保持液体状态几秒钟，渗透细小的裂缝，发生膨胀和粘结，从而将冒落区内松散岩石胶结在一起，有效地加固围岩松动圈，使之成为整体，提高了围岩的整体承载能力，从而有效控制巷道顶板的垮落。
2.马丽散注浆加固方案
地点选择
12410综采工作面机、风巷掘进时沿2#煤层顶板掘进，因2#煤层变薄或缺失，煤层与夹矸变厚，致使采面顶板变化为复合顶板（煤、岩互层），机巷掘致550m处揭露落差大于5m的断层而发生了冒顶事故，高冒区长达20m、高度超过10m以上。对回采有较大影响。最终决定在此处采用马丽散注浆液加固方案.
注浆参数
在冒顶区每循环约布置8个注浆孔，孔间距不大于1.5m，深孔3.5～4.8m，最大6.0m，每个循环大概加固控制5～6m范围。
马丽散树脂与催化剂的配合比：体积比1：1。根据围岩性质，确定终孔注浆压力不小于4MPa。
3.施工工艺
打眼埋设注浆管用高压胶管连接注射枪和注浆泵，将注浆泵的两根吸管分别插入装有马丽散树脂和马丽散催化剂的桶内，开泵注浆达到设计压力，冲洗机具停泵，拆卸注射枪。注浆孔采用顶锚杆机配注浆专用钻杆施工，钻孔直径28mm，孔深3.5～6.0m。每孔注浆量根据注浆压力确定，施工时必须严格控制注浆压力，达到设计压力即可换孔注浆或停止注浆。注浆按由下而上顺序进行。在第一遍注浆结束后，对注浆区进行人工清渣，然后及时架设超前支护。
参考文献
[1]李国刚.注浆加固技术在综采面破碎顶板治理中的应用[J].山东煤炭科技，2019（07）：30-31.
[2]孙驭丞.综采工作面破碎顶板安全维护措施研究[J].山东煤炭科技，2019（03）：46-47+50.
[3]武颜璋.综采工作面过顶板破碎带支护技术实践[J].能源与节能，2019（01）：161-163.