臧寶軍

摘 要：目前，我國對于能源的需求量越來越大，尤其是煤礦能源，其需求量更是與日劇增。在煤炭開采的過程當(dāng)中，蘊含著比較復(fù)雜的工序，存在著許多需要注意的環(huán)節(jié)，淺埋煤層長壁工作面廣壓便是其中需要格外進行關(guān)注的方面。尤其要對其中存在的規(guī)律以及關(guān)鍵塊失穩(wěn)進行恰當(dāng)?shù)姆治雠c了解。為了對淺埋煤層長壁工作面礦壓規(guī)律及其頂板結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性進行比較系統(tǒng)、科學(xué)的研究，現(xiàn)將某煤礦的長壁工作面作為研究的環(huán)境背景，對其礦山壓力的觀測設(shè)計了相應(yīng)的方案并且對施工的現(xiàn)場進行觀測，從而進行了恰當(dāng)?shù)目偨Y(jié)。

關(guān)鍵詞：淺埋煤層;長壁工作面;礦壓規(guī)律;頂板關(guān)鍵塊失穩(wěn)

1 設(shè)計開采條件以及礦壓觀測方案

1.1 觀察地質(zhì)情況

本文進行研究的煤礦單位位于陜西中部，該煤礦的1430工作面位于該煤礦整體可開采部分的2#煤層，地面設(shè)有一定的標(biāo)高，為+1243.5m，水平大致在987m。經(jīng)過勘察發(fā)現(xiàn)，該煤礦的自制構(gòu)造相對比較簡單，煤層的給厚度大概在3.6-3.7m，煤礦的埋藏深度大致為167m，另外，對煤層傾角進行了一定的計算，大致為0.60-1.20，因此，可以將該煤層軌定位近水平的煤層。

同時，煤層頂?shù)牡装瀹?dāng)中，偽頂是由砂質(zhì)的泥巖組成，大約有0.8m;直接頂有砂巖組成，約5m厚;老頂為長石砂巖構(gòu)成，巖石的顏色為灰色，呈現(xiàn)中細粒狀態(tài)，大約26.7m厚;直接底有砂質(zhì)泥巖構(gòu)成，約厚4.1m。該煤礦的基本情況如上，但是其水文條件比較復(fù)雜，會出現(xiàn)涌水問題，涌水量最大使其可以達到21m3/h。

1.2 明確開采條件

1430工作面在進行開采的過程當(dāng)中使用的是長壁采煤的方法，進行不斷的回采。開采時，煤層的厚度約為4.2m，平均的高度為2.6m。長壁工作面的平均走向基本上為425m。另外，該煤礦采用長壁采煤方法時，亦采用了打眼放炮和爆破落煤的方法。在煤層比較松散的地區(qū)，則采用了人工使用手稿進行挖掘落煤，每進行一次，便推進大約1.5m的距離。在工作面進行工作時期，采用相應(yīng)的支架技術(shù)，確定了前后柱數(shù)量均為3根，支架的長度為3.5m。頂板的處理方面，采用了全部的垮落法，最大垮落的距離為4.5m。

2 分析頂板來壓規(guī)律

2.1 實測分析直接頂垮落步距

由于1430工作面在在將頂部留存而開采獨步的情況下進行，頂部的煤層比較堅硬，并且具有一定的完好性。但是在對地步進行開采的過程當(dāng)中使用了支架等技術(shù)，需要在頂部進行切眼以及打錨，因此，對頂板的正常性質(zhì)垮落產(chǎn)生了一定的阻礙作用，必須采用適當(dāng)?shù)姆辣┦侄芜M行激光測距，準(zhǔn)確測量整個垮落的高度[1]。另外，在進行垮落的過程當(dāng)中，實行垮落的機械需要將其頭部對準(zhǔn)直接頂?shù)纳皫r，因為砂巖比較堅硬，并且比較厚，進行垮落時比較有難度。同時更需要在前半部的頂板進行垮落時進行一定的填充，支撐后半部分進行順利脫落。

2.2 對老頂進行初次來壓

由于該工作面采用的是回采的方式，因此，在回采的過程當(dāng)中，偽頂會更隨開采的步伐進行逐漸的脫落，但是大部分的直接頂將會出現(xiàn)垮落的現(xiàn)象[2]。當(dāng)整個工作面推進大致90m時期，若保護以及工作措施不到位，將會出現(xiàn)一定的突然垮落，并且會伴有悶雷一樣的聲音，產(chǎn)生大量的颶風(fēng)，開采區(qū)域的風(fēng)向便會出現(xiàn)逆轉(zhuǎn)，此時，煤層的煤幫區(qū)域便會出現(xiàn)大量的片幫以及壓酥，頂板會完整的、無下沉的進行切頂，下方進行開采使用的之家將不會變形、亦不會倒架，涌水的面積不會擴大，能夠有效的對老頂初次來壓產(chǎn)生的壓力進行減弱。

2.3 設(shè)定頂板周期來壓步距

工作面進行周期的來壓時，開采當(dāng)中的煤壁會出現(xiàn)大量的水跡，在開采上班的頂板巖層當(dāng)中會出現(xiàn)聲音，整個工作面的頂板會沿著整體的煤壁進行恰當(dāng)?shù)那许敚ぷ髅娈?dāng)中中央部門的95m以內(nèi)的范圍會有臺階下沉的現(xiàn)象，此時，所有支柱的安全閥門將會被開啟，用以保護開采人員的安全。

2.4 采空區(qū)頂板進行冒落

在工作面的老頂當(dāng)中含有大量的植物化石，例如樹葉以及樹枝等物，因此老頂會產(chǎn)生一定的裂縫，會隨著工作面的進行而比較順暢。此時，當(dāng)出現(xiàn)比較順暢的裂縫時，頂板便會隨著裂縫進行冒落。冒落形成的巖塊一般是長條形狀的，長度可以達到50m左右。

3 分析頂板關(guān)鍵塊失穩(wěn)現(xiàn)象

1430工作面在進行周期回采的過程當(dāng)中，頂板會沿著整個煤壁進行切頂，同時會產(chǎn)生一定的下沉量，大約為350mm-550mm，由此所有支柱的安全閥門打開，該現(xiàn)象被稱作太結(jié)實的滑落失穩(wěn)現(xiàn)象，可以通過一定的公式對該時刻的老頂關(guān)鍵塊不出現(xiàn)失穩(wěn)的最大高度進行相應(yīng)計算：

Mmax=lzsinθ+∑h（kp-1）

在該公式當(dāng)中，lz代表的是關(guān)鍵塊的周期破斷距，一般單位為米;θ代表的是整個關(guān)鍵塊的回轉(zhuǎn)角，該角度一般應(yīng)該小于40;∑h代表的是直接頂?shù)恼w厚度，一般單位為米;kp代表的為直接頂?shù)乃槊浵禂?shù)，一般條件下定位1.4[3]。

4 結(jié)論

有上述分析研究可以發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)今在煤炭開采的淺埋煤層工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律以及關(guān)鍵塊失穩(wěn)現(xiàn)象分析當(dāng)中，方案已經(jīng)得到了比較細致以及嚴(yán)格的要求。尤其是淺埋煤層長壁工作面頂板在進行初次和周期來壓的過程當(dāng)中，更要注意對相關(guān)關(guān)鍵層的斷裂與頂板的垮落現(xiàn)象進行比較恰當(dāng)?shù)?、科學(xué)的分析，便于開采工作的正常進行，亦能夠保障開采工作進行當(dāng)中具有一定的安全保障。

在此基礎(chǔ)上，對淺埋煤層當(dāng)中的各項數(shù)據(jù)進行比較精準(zhǔn)的計算，使其具有一定的可參考性，從根本上制定比較符合標(biāo)準(zhǔn)的方案，更加能夠保障煤炭開采工作的質(zhì)量以及安全，為煤炭開采事業(yè)提供發(fā)展的條件。

參考文獻：

[1]何正剛.淺埋煤層工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律實測分析及控制研究[J].煤礦開采，2015，13（01）：82-85.

[2]王家臣，王兆會.淺埋薄基巖高強度開采工作面初次來壓基本頂結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性研究[J].采礦與安全工程學(xué)報，2015，05（02）：175-181.

[3]任建慧.淺埋煤層綜采工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律實測研究[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟，2014，17（05）：128-129.