顶板治理难题如何破解?

同煤集团的经验是：坚持预防为主、统筹兼顾、多措并举、防治结合、综合治理二十字方针，树立理论、技术、装备、管理四并重理念，采用避让优先、卸支同步治理手段，运用跳采、小(无)煤柱、地面压裂、水压致裂、聚能爆破、链臂锯智能切缝、大吨位支架、无反复超前支架、掘锚一体支护等多项治理措施

顶板灾害是煤矿五大自然灾害之一。加强顶板灾害防治是杜绝安全事故发生的有效手段。

理论、装备、技术、管理作用大

大同矿区为双系赋存煤田，开采历史久，煤层多。以开采煤系划分，该煤田主要有侏罗系和石炭系两类煤层。

侏罗系煤层中，顶板及上覆围岩特别坚硬，属于典型的“三硬”条件。石炭系顶煤、顶板坚硬，给顶板管理及安全高效生产带来很大困难。

同时，侏罗系煤层对石炭系煤层影响大。石炭系20米特厚煤层一次开采时，采场空间大，影响范围大，在矿区地质动力环境、双系煤层采动相互作用下，侏罗系采空区煤柱集中应力石炭系煤层覆岩破断失稳、临空动压多因素共同作用导致石炭系矿压显现强烈，顶板管理困难。

从生产实践来看，顺序开采、大煤柱(38米)条件下，临空动压开采远场结构失稳强烈，回转运动对临空巷道产生沿巷道断面径向的挤压力，造成临空顺槽强矿压显现，变形严重，甚至合口。

多年来，同煤集团坚持问题导向，针对顶板现状及问题，勇于创新，积极开展研究实践，探寻科学的防治理念、有效的防治手段、可靠的防治措施，形成完整的顶板治理体系，即坚持预防为主、统筹兼顾、多措并举、防治结合、综合治理二十字方针，树立理论、技术、装备、管理四并重理念，采用避让优先、卸支同步治理手段，运用跳采、小(无)煤柱、地面压裂、水压致裂、聚能爆破、链臂锯智能切缝、大吨位支架、无反复超前支架、掘锚一体支护等多项治理措施，有效解决了顶板坚硬及矿压带来的问题，确保安全生产。

在顶板治理体系中，理论、装备、技术、管理作用重大。科学理论是基础，先进装备是关键，有效技术是支撑，管理到位是保障，四者关系密切、缺一不可，互为关联支撑。

研发新技术，提供理论依据

同煤集团研发了大尺度原位连续监测技术，确立了大空间覆岩“悬臂梁+砌体梁+高位结构”，建立了大空间采场覆岩结构力学模型，揭示了远近场结构失稳的矿压作用机理，为顶板防治提供了理论依据。

对于强矿压治理，必须采取避让优先、卸支同步的综合治理手段。如何进行避让?主要应用跳采、小煤柱、无煤柱方法。长期的顺序开采使上工作面采空区稳定期短，造成临空顺槽压力叠加变形严重。对此，要实施跳采，根据储量、战场布置、采掘衔接实现多层位、多盘区跳采，避免临空布置工作面，延长稳定期，有效避免采掘交锋，实现源头避压。

大力实施小煤柱开采，根据压力分布将顺槽留在卸压区，从煤柱留设上减压、让压，把顺槽的集中压力让到工作面。同煤集团在推广应用小煤柱技术的基础上，引进试验、推广应用自动切顶成巷无煤柱开采技术，不留煤柱，切断应力传递，实现真正避压。

采取避压措施后，工作面仍有压力，怎么办?必须进行工程卸压、强支护抗压，支卸同步，实现分级预控、一矿一策、一面一策。

要想充分卸压，必须根据引发矿压的不同位置、不同范围、不同强度，实施不同的卸压工程。平行巷道采取掘小断面的方式卸压巷，巷道底板(表面)通过开卸压槽卸压，巷道顶板(近距离)通过打空孔、链臂锯智能切缝卸压，巷道顶板(中距离)通过水压致裂、聚能爆破、深孔爆破卸压，巷道顶板(远距离)通过地面压裂卸压。

同煤集团与西安通源石油公司合作，共同研发地面压裂坚硬顶板控制采场矿压的新方法，运用地面垂直井压裂技术及水平井压裂技术，对距煤层上100米至150米范围内厚硬岩层进行压裂，弱化远场高位岩层，根治强矿压难题。

同煤集团自主研发水压致裂技术，通过利用高压水将预定层位顶板按设计开裂方向进行压裂，取代井下顶板爆破作业，应用井下基本顶预裂技术、侧向切顶卸压技术、端头超前预裂技术，通过人为干预改变岩层的自然垮断属性，将顶板来压后的被动治理变为预先主动控制，有针对性地解决了石炭系特厚煤层矿压治理难题。

多年的生产实践证明，同煤集团顶板治理体系治理成效显著，实现了对顶板灾害的有效防治，确保了安全高效生产。

总的来看，对于煤炭企业，想要管理好顶板，必须注重基础设计、基础管理、基层落实、综合治理，做到“五个必须”：必须围绕理论、技术、装备、管理四个方面开展研究实践，将四者并重提升;必须从采掘部署、衔接安排上下功夫，源头避让压力;必须采取避让优先、卸支同步的综合治理手段;必须根据实际条件，分情况采取适宜有效的治理措施;必须强化现场管理，保证工程质量。

今后，同煤集团将进一步深入矿压理论研究，试验切顶挡矸支架及掘支一体、平行锚支快掘系统，研究试验、引进应用盾构机，打造年产1500万吨智能化工作面，探索开采及治理矿压新模式，依靠理论创新、技术创新、装备升级、管理创新，提高技术管理及现场管控水平。