烏蘭井田位于賀蘭山北段煤田呼魯斯太礦區(qū)的北端，井田內(nèi)下二疊統(tǒng)山西組3#煤為井田內(nèi)的特厚煤層，煤厚平均為9.95m。煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，有夾矸2～18層，一般有1～10層夾矸，上部距頂板1m左右有一層高嶺石泥巖，厚度在0.8m左右，分布范圍廣，沉積穩(wěn)定。煤層變異系數(shù)0.42，為較穩(wěn)定煤層。煤層頂板為粉、細(xì)砂巖，底板為砂巖。煤層傾角平均24°。

　　1綜合開(kāi)采技術(shù)在3#煤層中的應(yīng)用

　　3#煤層為烏蘭礦的主采煤層，占全部?jī)?chǔ)量的42%，1992年11月～1993年3月，該礦在33#煤層中進(jìn)行綜采放頂煤開(kāi)采工業(yè)性試驗(yàn)，經(jīng)有關(guān)專(zhuān)家組成的技術(shù)鑒定委員會(huì)鑒定，認(rèn)為該項(xiàng)目技術(shù)達(dá)到了國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，可以有效地指導(dǎo)生產(chǎn)，并在國(guó)內(nèi)類(lèi)似條件的煤層中推廣應(yīng)用。試驗(yàn)成功后，在3#煤層的開(kāi)采方式主要采用綜采放頂煤工藝。截止2002年7月，走向推進(jìn)已達(dá)3200m。

　　綜放工作面的布置方式：工作面的兩風(fēng)巷沿煤層走向布置，沿底板掘進(jìn)，采用礦用11#工字鋼制作的梯形支架支護(hù)。沿頂板布置一條頂板道，與工作面風(fēng)巷內(nèi)錯(cuò)一定距離。工作面切眼沿底板布置，傾斜長(zhǎng)度正常時(shí)為150m左右。工作面采高2.4m（支架正常支撐高度）。

　　2綜放工作面片幫冒頂原因分析

　　綜放工作面頂板，實(shí)際是支架上覆的頂煤，按頂板分類(lèi)，應(yīng)屬破碎頂板。3#煤層普氏硬度系數(shù)為0.6～1.2。由于各種因素的作用和影響，工作面架前多次發(fā)生片幫冒頂，嚴(yán)重影響正常生產(chǎn)和安全，直接影響綜放技術(shù)發(fā)揮優(yōu)勢(shì)和效益。

　　（1）煤巖層性質(zhì)影響。采煤工作面頂板破碎的根本原因是頂板為不穩(wěn)定的煤巖層。綜放工作面的頂板是煤層，支架上覆頂煤本身的性質(zhì)，是導(dǎo)致頂煤板破碎的重要因素之一。烏蘭井田3#煤層在不同的采區(qū)，其性質(zhì)有所不同，從而使工作面頂板控制措施不同。北翼及中部采區(qū)的5321工作面、5331工作面、5332工作面、5333工作面、5334工作面，由于煤層自身產(chǎn)狀相對(duì)穩(wěn)定，節(jié)理裂隙不發(fā)育，加之硬度較南翼采區(qū)煤層高，分析開(kāi)采過(guò)程的煤壁及頂板控制，由于煤層自身原因造成片幫漏頂?shù)那闆r只占10%左右，并且是在遇到很明顯的地質(zhì)構(gòu)造（如斷層、褶曲等）才發(fā)生片幫冒頂，使頂板難以控制。南翼采區(qū)的5335工作面、5326工作面、5327工作面，在回采過(guò)程中發(fā)生的片幫漏頂事故，經(jīng)分析有近90%是因?yàn)槊簩佑龅刭|(zhì)構(gòu)造（揉皺軟煤區(qū)、小斷層群造成裂隙、節(jié)理非常發(fā)育、層理紊亂、底板異常鼓起、出現(xiàn)泥巖偽底等）造成的。在不同的綜放工作面，煤層性質(zhì)都表現(xiàn)出了對(duì)頂板控制的重要的影響作用。從頂板控制角度，我們希望支架上覆的頂煤完整穩(wěn)定，但放頂煤工藝本身又要求頂煤到達(dá)放煤口時(shí)必須達(dá)到一定的破碎程度，因此較軟的煤層其放出性較好，宜采用放頂煤工藝，但對(duì)頂板控制不利。

　　（2）礦山壓力的作用。綜放工作面頂煤是在礦山壓力、工作面前方煤壁的支撐壓力及煤的自重力作用下，產(chǎn)生裂隙、離層逐漸破碎，在支架切頂線(xiàn)后方冒落。如果由于自身性質(zhì)及外部作用，破碎已達(dá)一定程度，架前片幫冒頂就有發(fā)生的可能。分析3#煤層的開(kāi)采情況，周期來(lái)壓很不明顯，支架工作阻力普遍較小，支架所受頂板壓力作用點(diǎn)前移，并且在支架頂梁上非均勻分布，支架上方頂煤在支架前移后，很少出現(xiàn)懸頂現(xiàn)象。架前頂煤經(jīng)常出現(xiàn)沿煤壁切開(kāi)，但煤體并不是特別破碎，說(shuō)明并沒(méi)有受到極大的擠壓作用。因此，放頂煤工藝的特點(diǎn)，使3#煤層工作面礦山壓力顯現(xiàn)不明顯，發(fā)生大范圍的片幫冒頂情況很少出現(xiàn)，所以礦山壓力對(duì)放頂煤工作面頂板控制的影響并不大。但要明確的是，如果有其他因素的共同作用，礦山壓力將加劇采場(chǎng)惡化程度，給頂板控制增加困難。