佟　朋（陜西省未來能源化工有限公司金雞灘煤礦,陜西　榆林　719000）

大采高綜采工作面煤壁片幫防治探析

佟朋
（陜西省未來能源化工有限公司金雞灘煤礦,陜西榆林719000）

摘要：采煤工作面煤壁片幫是影響煤礦正常生產(chǎn)的主要因素之一，對于大采高綜放工作面來說，由于礦壓顯現(xiàn)加劇，更容易發(fā)生煤壁片幫而導(dǎo)致端面頂板跨落，存在明顯的安全生產(chǎn)隱患，直接影響大采高綜放工作面的正常推進。本文首先介紹了煤壁片幫的機理，其次闡述了制約大采高綜采工作面煤壁片幫的因素，重點論述防治大采高綜采工作面煤壁片幫的措施，實踐證明這些措施的實施控制大采高綜放工作面煤壁片幫效果非常好。

關(guān)鍵詞：大采高；綜放工作面；煤壁片幫

0　引言

對于大采高綜放工作面來說，其采煤方法明顯優(yōu)于分層開采，主要優(yōu)點表現(xiàn)為生產(chǎn)能力大，采煤工序簡單，單產(chǎn)量高，巷道的維護量和掘進量較小等，是我國目前開采緩傾斜厚煤層的主要發(fā)展方向。大量煤礦生產(chǎn)實踐表明大采高綜放工作面的礦壓顯現(xiàn)加劇，易發(fā)生煤壁片幫而導(dǎo)致端面頂板跨落，存在明顯的安全生產(chǎn)隱患，直接影響大采高綜放工作面的正常推進。所以說有效控制煤壁片幫是大采高綜放工作面穩(wěn)產(chǎn)高效的關(guān)鍵。

1　煤壁片幫機理

煤壁片幫是煤體在礦山壓力作用下，破碎后滑塌下來的一種礦壓顯現(xiàn)現(xiàn)象。煤體在尚未開采前，應(yīng)力相對保持平衡，當煤體開采后，煤體中的應(yīng)力進行重新分布，在煤壁前方就產(chǎn)生了超前支承壓力，此時的水平應(yīng)力迅速減小，而垂直應(yīng)力迅速增大。由于煤壁內(nèi)煤體處于二向應(yīng)力狀態(tài)，其抗壓強度急劇降低，此時煤體必然率先達到強度極限后破壞，并且呈格里菲斯強度破壞特征，而后出現(xiàn)裂隙。隨著老頂?shù)闹芷趤韷?，煤壁首先會在?jié)理裂隙比較發(fā)育的地方破壞，當支承壓力達到一定值后，煤體就加劇破壞，從而造成煤壁片幫。

2　制約大采高綜采工作面煤壁片幫的因素

（1）自然因素。存在三種制約煤壁片幫的自然因素:1）煤體本身的特性：在完成工作面的回采之后，周期垮落的情況會形成于采空區(qū)上面巖層，進而加劇了工作面煤壁的裂隙發(fā)育，受到超前支撐力的制約，固有的煤體構(gòu)造會松散，這減少了煤層的抗拉性，進而在上面作用力制約下的煤壁將煤體擠出，出現(xiàn)片幫。2）工作面底板的制約：在工作面底板強度比較低的情況下，工作面支架會向底板陷入，從而難以移動支架，這就難以實時地支護煤壁頂板，最終發(fā)生片幫的情況。3）地質(zhì)構(gòu)造的制約：重點指的是煤層弱面分布、節(jié)理裂隙、地質(zhì)碎裂帶的干擾，在工作面經(jīng)過這一系列地帶的時候，基于構(gòu)造應(yīng)力的制約，煤體破碎，就會出現(xiàn)煤壁片幫。

（2）工作面推進速度。在工作面上面巖層周期性垮落的制約下，工作面的停采時間跟下沉量具備正比例的關(guān)系，停止工作面生產(chǎn)的時間愈長，上面的頂板就愈加容易下沉，這會加重對煤壁的破壞壓縮作用，也愈加容易充分地發(fā)育煤壁裂隙。除此之外，煤層大部分是凹凸不平的節(jié)理面，在它兩個面具備比較小的相對位移的時候，凹凸的位置互相咬合且具備優(yōu)良的粘接性能，然而，停采時間過長會導(dǎo)致節(jié)理面形成大的相對位移，進而使粘接性和摩擦性降低，最終容易形成煤壁片幫。

（3）支架因素。在支架難以對頂板進行接觸的時候，就較難有效地體現(xiàn)其支護效果，這提升了煤壁承受的頂板壓力，在超過它的承受范圍的情況下，煤體會出現(xiàn)破壞與變形，片幫的情況也會隨之發(fā)生。另外，有些情況下，采煤速度會導(dǎo)致移動支架的速度比采煤機前進的速度低，進而使拉架滯后，難以實時性地互幫，進而會造成煤壁片幫的情況。

（4）頂板壓力。在采掘過程不斷進行的影響下，工作面上面的基本頂會發(fā)生周期性垮落的情況，業(yè)已出現(xiàn)斷裂的巖塊面臨回轉(zhuǎn)的失穩(wěn)，這導(dǎo)致加劇工作面頂板的下沉，從而造成直接頂出現(xiàn)破斷與變形，且在煤層上產(chǎn)生作用而形成位移。由于節(jié)理面跟基本頂回轉(zhuǎn)形成的剪切破壞方向趨同，這降低了工作面煤壁的抗剪性，因此出現(xiàn)片幫。

3　防治大采高綜采工作面煤壁片幫的措施

（1）煤體強度的提升。基于大采高綜采工作面受到上覆巖層壓力的制約，煤壁最容易出現(xiàn)剪切破壞與拉裂破壞這兩種形式。為了防止出現(xiàn)這一系列的破壞，煤壁本身強度的提升非常關(guān)鍵。而加固煤體應(yīng)當注意煤壁片幫的程度，在出現(xiàn)部分破壞的煤體構(gòu)造的情況下，需要借助錨桿實施錨固。在較多煤壁裂隙或者是煤壁比較松軟的情況下，能夠通過注漿的形式實施加固。

（2）工作面推進速度的加快。在持續(xù)推進的工作面影響下，煤體自身的蠕變導(dǎo)致越來越大的煤體變形范圍，這也增加了處在塑性區(qū)范圍的煤體，這就務(wù)必控制頂板下沉量，除支護及時外，還應(yīng)當加速推進工作面。為了不對推進速度產(chǎn)生影響，需要在較好頂板的范圍檢修裝置。

（3）有效及時地支護頂板。在采場回采的時候，如果跟移架速度進行比較，采煤機割煤速度比較快，就會暴露更多的頂板，這會加大頂板承受的壓力，不便于維護頂板。這需要使采煤機停止工作，實時地支護頂板之后再回采。有效及時地支護頂板，就應(yīng)當完善支架頂梁，強化應(yīng)用護幫板。采煤機進行割煤的時候，在采煤機前兩支架的距離收起護幫板。在采煤機割煤之后，打開護幫板，這能夠使煤壁的支撐力減小，確保煤壁具備穩(wěn)定的受力。

（4）液壓支架工作阻力與初撐力的提升。倘若能夠使液壓支架的工作阻力與初撐力提升，那么就能夠減少煤壁片幫的情況。如果要想實現(xiàn)液壓支架工作阻力與初撐力的提升，就務(wù)必滿足：1）液壓支架完好地接觸頂板，應(yīng)當具備支撐效果；2）不可過快地升架，應(yīng)具備足夠的時間實現(xiàn)初撐力的需要。采場為了確保液壓支架實現(xiàn)需要，還將初撐力保持閥進行安設(shè)，進而確保液壓架具備充足的初撐力，還通過高壓粟站系統(tǒng)為液壓支架供液，從而使液壓支架的工作阻力提升。

4　結(jié)論

總之，由于大采高綜放工作面由于頂板壓力較大，煤層普遍存在破碎嚴重的現(xiàn)象，通過適量注水可有效提高煤體的黏聚力與抗剪強度，減少片幫發(fā)生的幾率?？刂泼罕谄瑤鸵匾曧敯?，煤體和支架間的相互作用關(guān)系，將頂板，煤壁和支架視為一個完整的體系，實現(xiàn)整個工作面圍巖的有效控制。

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作者簡介：佟朋（1985—），男，山東鄒城人，2009年畢業(yè)于山東科技大學，助理工程師，研究方向：采礦工程專業(yè)。