一、项目背景
针对某煤业公司12下04工作面顶板控制及片帮的技术难题，组织技术人员协同科研院校进行联合攻关，对复杂条件下综釆工作面顶板控制技术进行研究，构建复杂条件下综采工作面顶板稳定性控制技术体系，对12下04工作面进行现场实践。通过数值模拟不同空顶距条件下，空顶区水平位移和垂直位移分布情况以及通过数值模拟软件UDEC模拟不同采高下，煤层顶板位移的变化情况，获得主采煤层矿压显现规律和控制方法，取得了复杂条件下顶板稳定性控制技术及煤壁片帮的解决方案。
二、主要研究内容
1.对12下04工作面片帮冒顶原因分析，分析复杂条件下工作面片帮漏顶的主要因素；
2.针对片帮冒顶的机理，对复杂条件下综采工作面顶板稳定性控制开展技术研究；
3.制定顶板控制技术及防治片帮方案；
4.现场实践效果分析。
三、技术原理
通过计算机软件模拟，找出了不同空顶距和不通过采高下围岩位移规律，优化了支架供液及移架方式，加快移架速度，减少空顶面积和空顶时间；合理控制工作面采高，提高支架初撑力，减轻了顶板对煤壁的压力，减少片帮现象；建立了控制底板平整度使工作面压力均衡的技术。
1.优化了支架供液及移架方式，加快移架速度
工作面液压支架是抗衡顶板压力的重要设备，是工作面平稳顺利推进的重要保障。工作面推进速度和支架工作状态对顶板垮落歩距和垮落高度存在较大的影响，通过数值模拟不同空顶距条件下，空顶区水平位移和垂直位移分布情况。寻求工作面空顶面积、时间与空顶区围岩变形之间的关系，并为此制定缩小空顶面积、缩短空顶时间的方案。
2.顶板破碎易片帮条件下顶板稳定性控制技术
对于顶板破碎易片帮地段，釆煤机割煤后，支架应及时伸出护帮板并紧靠煤壁。此时的煤壁暴露面因为有了约束，由二向应力状态又恢复到了三向应力的稳定状态，所以煤壁强度得到了提高，减小了片帮的可能性。在煤机前滚筒通过后及时伸出前梁支护顶板，进一步减少空顶面积和空顶时间。对局部已经片帮漏顶或端面距超过规定，要及时超前拉架控制顶板，拉架后端面距仍超过340mm，必须在煤壁使用单体、工字钢或半圆木进行背帮支顶，防止片帮漏顶范围进一步扩大。
3.合理控制工作面釆高
工作面的采高是影响顶板冒落及煤壁片帮的重要因素，通过数值模拟软件UDEC模拟不同采髙下，煤层顶板位移的变化规律等表明，合理的工作面釆高可以减小顶板冒落及煤壁片帮发生的可能性。根据煤层厚度变化情况及时调整现场釆高，提高支架初撑力，减轻了顶板对煤壁的压力，减少片帮现象。
4.建立了控制底板平整度使工作面压力均衡的技术
综采工作面顶底板的平整情况直接影响到液压支架对顶板的支护效果。综采工作面构造揭露频繁，容易在构造处前后顶底板出现起伏和台阶接茬，支架接顶不实，造成顶板台阶下沉而产生变形破坏。因此煤机过构造处时必须割平顶底板，前后要顺坡过渡。并根据现场构造情况确定合理的过渡段长度，以满足支架顶梁与顶板之间的平缓过渡，避免出现大的起伏和台阶，以确保支架顶梁接顶平整，保证支架接顶效果良好，避免出现顶板不均匀下沉和压力集中。
严格控制断层等构造地带前后坡度，保证了支架与顶板之间接顶平整密实，确保了工作面压力均衡，避免或减少了工作面因局部压力集中而造成漏顶。
四、应用效果
本项目共计投入38万元，投入与产出比经济合理。
12下04工作面复杂条件下的顶板控制技术在该公司后续的12下08工作面成功进行了推广应用。该工作面在回采过程中，共计揭露断层22个，陷落柱1个。从开始推进至回釆结束，未发生片帮漏顶和人员伤害事故，正规循环率高达99%以上，吨煤电费持续稳定在9元/吨较低水平，工作面综釆设备事故影响时间仅为4.3小时/年。在取消夜班生产、早班检修、中班单班生产的情况下，仍较好地完成了生产目标任务。
五、推广应用前景
我国目前大部分矿区已经开釆至深部水平，大多数工作面开釆条件复杂，矿压大，构造多，顶板破碎不稳定。该项目成果为类似开采技术条件工作面顶板控制提供了可靠的技术途径和实践经验借鉴。因此，本项目的成功研究与实施，具有良好的社会效益和广阔的推广前景。
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