摘要：矿山坚硬顶板回采工作面和普通回采工作面的矿山压力显现有着明显的不同，坚硬顶板回采工作面其矿山压力显现较为剧烈，由于顶板坚硬难于垮落造成顶板悬空面积增大、初次垮落步距加大、顶板大面积在无预兆下发生大面积冲击垮落，不仅使大量的金属支柱遭受损坏，而且还危及工作面工人的人身安全，如果控制不好，后果危害极大。本文通过对坚硬顶板的特点提出了常用的控制方法，为同类其它矿井提供了一定的指导意思。

　　关键词：坚硬顶板；初次来压；顶板控制；显现特征；

　　【分类号】：TD327.2

　　一 引言

　　煤矿坚硬顶板回采工作面和普通回采工作面的主要区别是矿山压力显现的不同，坚硬顶板回采工作面其矿山压力显现较为剧烈[1]。首先，坚硬顶板在煤层回采后顶板可以形成大面积悬露而不垮落，其次初次垮落步距一般大于30～40m，因而对工作面的回采安全形成极大的威胁。同时，顶板大面积的垮落，经常给回采工作面乃至矿井造成严重的破坏，甚至发生矿震。

　　坚硬顶板是指煤层顶板岩石强度和弹性模数高、节理裂隙不发育、厚度大、整体性强、自承能力强的顶板。煤层开采后顶板大面积悬露而不垮落，工作面初次及周期来压步距大，顶板来压时压力大。坚硬顶板采场与普通采场矿山压力显现的主要差别是周期性来压强烈，因此，掌握坚硬顶板采场矿山压力基本规律，有针对性的采取措施有效控制，是采场安全生产、消除重大顶板事故的关键。

　　二 我国工作面的顶板分类

　　随着煤矿生产技术的不断发展，回采工作面机械化程度的提高，80年代初，为了改善顶板管理，我国颁布了新的《缓斜和倾斜煤层回采工作面顶板分类》方案。该方案首先明确了伪顶、直接顶、基本顶的基本概念，然后按稳定性将直接顶分为四类，按来压强度将基本顶分为四级，最后由两者类级别的不同组合，将采场顶板分为11类，其中属于坚硬顶板的有Ⅲ1、Ⅲ2、Ⅲ3、Ⅲ4、VI4五类。我国现行的这种顶板分类对Ⅲ级来压强烈顶板有了较细的划分，但Ⅳ级顶板太笼统，而且控制方法也未加区别，针对性不强。在Ⅲ级顶板中，Ⅲ1、Ⅲ2类可以用全部垮落法，Ⅲ3、Ⅲ4类必须强制放顶，显然不够确切，因为l、2类顶板只表明了它的直接顶稳定性差，并不表明岩层的厚度大小，从0.3～5的N值变化范围很大，其中25～50m来压步距的顶板必有来压强烈，甚至极强烈的。例如大同矿区某些顶板有1.0左右的直接顶，老顶为Ⅲ级，甚至Ⅳ级，实践中也往往采取针对性的处理措施，这一点正是生产中需要解决的关键。

　　三 坚硬顶板采场矿山压力显现特征

　　3.1周期性的破断来压步距大、动载系数高

　　坚硬顶板的一大特点就是煤层采出后，采空区上方的顶板不能及时垮落，当悬露较大面积后，才突然破断冒落。根据统计，初次冒落的面积一般在3000m2以上，而周期冒落面积也在1500m2以上。对于长壁采场来说，初次来压步距在30m以上，整体性强的顶板往往呈正方形的悬露面积时，顶板活动产生的压力最大，也就是说工作面长度和来压步距近似相等时，往往易发生工作面开采过程中的顶板最剧烈活动。

　　造成坚硬顶板来压强烈的另一个重要因素是直接顶厚度小，垮落岩石在采空区形成的垫层很薄，或者无垫层，老顶垮落的空间高度大，在变形能量释放的同时，大块顶板的岩石直接冲击在支架上。除此之外坚硬顶板压力还与采深有着一定的关系。

　　煤层垂直应力分布状况如图1，随着采深不断增加，应力曲线不断上扬，煤层受到的整体应力也相应增大，当采深为1200m时，应力峰值达到了55MPa；在煤层的非弹性区的前面部分应力曲线基本重合，说明煤壁塑性区受到的应力大小几乎不受采深变化的影响，主要取决于煤体的峰后特性；当靠近应力峰值附近，煤壁的受力是随着采深的增加而增加；在煤壁前方20m左右以远应力线趋于平稳，说明煤层受力从此位置开始基本不再受到采动的影响，接近原岩应力，其绝对量随采深的增加而增加。

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