延 軍

0 前言

煤礦巷道的采掘活動，會破壞巷道原巖應力平衡產(chǎn)生礦山壓力，當?shù)V山壓力足夠大后，易破壞巷道頂板，引發(fā)采掘工作面發(fā)生頂板事故。據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計，近年來在國內(nèi)所有煤礦安全事故中，有近一半左右的事故為采掘工作面頂板事故，一旦采掘工作面發(fā)生頂板事故，輕則損壞工作面設(shè)備，影響工作面正常生產(chǎn)，重則可能造成人員傷亡事故，這兩種情況都會給礦井帶來嚴重損失。對此，為保障采掘工作面的正常安全生產(chǎn)，必須弄清影響采掘工作面礦山壓力的主要因素，并科學、合理地調(diào)整這些因素，以更好地保障采煤工作面安全生產(chǎn)。

1 礦山壓力的基本概念

（1） 礦山壓力

巖體在沒有開采前，在其自重的影響下，巖體內(nèi)部產(chǎn)生的各種應力稱之為原巖應力。在沒有開采礦山巖體前，這些巖體通常為靜止狀，其內(nèi)部所具有的各種應力處于一種平衡態(tài)，而當實施采掘作業(yè)后，受各種因素的影響，會打破其內(nèi)部的應力平衡狀態(tài)，一旦原巖體的內(nèi)部應力平衡態(tài)被打破后，就會造成巖體內(nèi)部應力發(fā)生變化，以致再次進行重新分布，若此時原巖內(nèi)部應力比煤巖最大承受能力大時，便會破壞煤巖，當破壞達到一定程度后，這種破壞會使煤巖內(nèi)部應力迅速發(fā)生變化，讓它們重新分布，這種分布直到煤巖內(nèi)部應力有了新的變化重新達到平衡為止。這種因進行地下采掘作業(yè)，造成煤礦巷道或回采工作面四周煤巖中產(chǎn)生的力，稱之為礦山壓力[1]。

（2） 礦山壓力的顯現(xiàn)

礦山壓力的顯現(xiàn)主要指礦山壓力作用于圍巖與支架后，圍巖或支架發(fā)生變形、冒落與破壞等現(xiàn)象。在礦山壓力的作用下，巷道可能會發(fā)生多種力學現(xiàn)象。常見的顯現(xiàn)形式主要有：巷道發(fā)生變形、巖體出現(xiàn)破裂、底板發(fā)生鼓起、頂板出現(xiàn)下沉、以及巖層發(fā)生移動、地表出現(xiàn)塌陷等。對于這重因受礦山壓力作用的影響，而使巷道煤巖體產(chǎn)生的各種力學現(xiàn)象以及引發(fā)的各類變形都可以視作礦山壓力的顯現(xiàn)。

2 影響采掘工作面礦山壓力的主要因素

就實際生產(chǎn)現(xiàn)狀而言，在實際生產(chǎn)中，有很多因素都會對采煤工作面礦山壓力的顯現(xiàn)造成影響，常見的影響因素主要有下列幾種。

2.1 頂板巖層

（1）直接頂

定量分析直接頂。近年來，隨著人們對直接頂穩(wěn)定性研究的逐步重視，研究也越來越深入，在綜合了各種影響因素后已制定了可對直接頂穩(wěn)定性進行定量衡量的既定標準。具體對于直接頂穩(wěn)定與否的衡量，可通過直接頂?shù)木唧w端面破碎度來進行衡量，另外可依據(jù)直接頂初次垮落步距及相關(guān)標準來對直接頂進行分類[2]。

定性分析直接頂。據(jù)采煤工作面實際生產(chǎn)現(xiàn)狀而言，生產(chǎn)作業(yè)中，直接頂?shù)耐暾葧乐赜绊懟夭晒ぷ髅娴膶嶋H生產(chǎn)效率與相關(guān)安全性，并對選用何種支護方式起著決定性作用，因此應對直接頂進行重點維護。據(jù)多年直接頂維護實踐，發(fā)現(xiàn)直接頂?shù)耐暾仍谀撤N程度上主要受兩個因素的影響：一個因素為位于直接頂巖層內(nèi)的裂隙情況與層理發(fā)育情況；另一個因素為巖層的實際力學性質(zhì)情況。

（2）基本頂

在實際生產(chǎn)中，基本頂穩(wěn)定與否不僅會嚴重影響支護強度與采空區(qū)的處理方法，而且基本頂?shù)姆€(wěn)定性也會對直接頂?shù)姆€(wěn)定性產(chǎn)生重要影響。在采高相同的情況下，基本頂離煤層的距離大小會影響基本頂巖層對工作面礦壓顯現(xiàn)。隨基本頂采高的變小，其離煤層也會越遠，這時基本頂破斷后形成“結(jié)構(gòu)”與呈現(xiàn)緩慢下沉式的平衡的可能性也會越高。因此，當前國內(nèi)很多煤礦企業(yè)，在預測工作面礦壓顯現(xiàn)時，都會依據(jù)基本頂距采煤層具體距離的大小進行輔助預測。

2.2 采高

一般隨工作面采高的增大，在實際生產(chǎn)中，其上覆巖層也就越容易發(fā)生破壞，破壞性也會越嚴重。對此，人們通常也把采高大小視為影響礦山壓力大小的一個重要因素。生產(chǎn)過程中布設(shè)的采高大通常會有足夠大的采出空間，據(jù)實地測量，發(fā)現(xiàn)就單一煤層開采而言，采高通常會正比于冒落帶與裂隙帶的總厚度。總之，采高越大，在相同位置時基本頂?shù)钠胶怆y度也會隨之增大，與此同時加之受支承壓力的影響，工作面的煤壁的片幫現(xiàn)象也會越嚴重[3]。

2.3 開采深度

開采深度的大小不僅會影響原巖應力的大小，而且也會影響工作面四周巖層內(nèi)的實際支承壓力。隨著開采深度的不斷加深，其巷道四周也會出現(xiàn)越明顯的擠壓現(xiàn)象。相關(guān)部門經(jīng)過大量的實地考察研究，發(fā)現(xiàn)當巷道實際開采深度達到一定程度后，需重新調(diào)整維護的巷道會達到一半左右。同時開采深度的不斷加深，相關(guān)支護支架承受的壓力也會逐步加大，巷道圍巖變形會越來越嚴重[4]。

2.4 工作面推進速度

在工作面采掘作業(yè)中，工作面推進速度快慢也會對礦山壓力造成一定影響。經(jīng)實踐檢驗發(fā)現(xiàn)頂板下沉量與時間具有一定函數(shù)關(guān)系?！袄享敗迸c上覆巖層活動等都易造成工作面頂板下沉，由于煤壁及冒落矸石是“老頂砌體梁”的主要支承點，而隨上覆巖層的活動，煤壁及冒落矸石也會發(fā)生細微活動，這樣隨時間的延長，也會使工作面頂板的下沉量逐步增大，因此為減小工作面頂板下沉量需適當加快工作面實際推進速度[5]。

2.5 煤層傾角

煤層傾角是反映煤層具體賦存情況的一個參數(shù)，其大小也會對工作面礦山壓力產(chǎn)生一定影響，且它會影響礦山壓力的規(guī)律性。經(jīng)長期研究發(fā)現(xiàn)，待開采煤層傾角大小反比于頂板下沉量，隨煤層傾角的增大，實際發(fā)生的頂板下沉量反而會逐步減小。

2.6 支護材料及頂板管理方法

支承力大小以及所用支架的優(yōu)劣等都會影響支護強度大小。對于金屬摩擦支護而言，初撐力與工作阻力都較小，支柱很難提供足夠的有效支護強度來支護頂板，礦井采面頂板發(fā)生綜合下沉量會較大，若此時應用單體支護來對頂板進行支護則能使頂板下沉量降低[6]。

3 結(jié)束語

通過研究采掘工作面礦山壓力及其顯現(xiàn)，可知有很多因素都會影響采掘工作面礦山壓力，這些因素主要有：頂板巖層情況，采高大小，開采深度情況，工作面推進速度大小以及煤層傾角大小等。要想確保采掘工作面安全生產(chǎn)，必須從本礦井實際情況出發(fā)，深入研究采掘工作面礦山壓力規(guī)律，及時了解頂板下沉量，并科學、合理地調(diào)整支護方式，這樣才能有效解決采掘工作面實際生產(chǎn)中遇到的各類問題，確保采掘工作面在絕對安全下進行生產(chǎn)。

［1］吉真寶.礦山壓力與礦壓顯現(xiàn)關(guān)系探析［J］.陜西煤炭，2014（02）：66-68.

［2］李建林.防止采掘工作而漏風探析［J］.山西煤炭，2013（01）：45-47.

［3］劉洋.礦山壓力對煤層底板破壞深度的數(shù)值分析［J］.西安科技大學學報，2013（01）：73-75.

［4］包文濤.煤礦采掘工作而的安全管理分析［J］.內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟，2015（05）：50-52.

［5］楊敬虎.工作面推進速度與礦山壓力顯現(xiàn)關(guān)系研究［J］.煤炭與化工，2014（01）：91-93.

［6］張國政.煤礦開采工作面的礦山壓力研究［J］.科技創(chuàng)新與應用，2012（26）：96-98.