劉小龍

（山東新巨龍能源有限公司，山東 菏澤 274918）

巷道采掘過(guò)程中將直接影響到巷道原巖應(yīng)力平衡，導(dǎo)致礦山壓力的產(chǎn)生。在礦山壓力擴(kuò)大到一定程度后將直接導(dǎo)致巷道頂板損壞，引起頂板事故。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前煤礦安全事故，超過(guò)一半是因?yàn)楣ぷ髅骓敯鍝p壞導(dǎo)致的?？偟膩?lái)說(shuō)，一旦工作面頂板出現(xiàn)事故，將導(dǎo)致設(shè)備損毀，造成較大經(jīng)濟(jì)損失，嚴(yán)重情況下，將造成重大人員傷亡，這都是礦井無(wú)法承受的重大損失[1]。因?yàn)?，出于保證安全生產(chǎn)的考慮，必行對(duì)采掘工作面礦山壓力主要影響因素進(jìn)行總結(jié)，并采取針對(duì)性的解決措施，保證采礦工作的有序、安全進(jìn)行。

1 礦山壓力的基本概念

1.1 礦山壓力

巖體開(kāi)采前，受自身自重因素的影響，產(chǎn)生于巖體內(nèi)的應(yīng)力，都可以稱為原巖應(yīng)力。在巖石開(kāi)采前，巖體內(nèi)部基本處于穩(wěn)定、靜止?fàn)顟B(tài)，其內(nèi)部應(yīng)力也保持平衡。而巖體挖掘過(guò)程中，因各方面因素的影響，巖體內(nèi)部應(yīng)力平衡狀態(tài)被打破，導(dǎo)致其內(nèi)部應(yīng)力出現(xiàn)重大轉(zhuǎn)變，并重新進(jìn)行分布。如果原巖內(nèi)部應(yīng)力超出煤巖最大承受力的情況，就會(huì)對(duì)煤巖結(jié)構(gòu)造成直接的破壞，在這種破壞超出一定限度后，煤巖內(nèi)部應(yīng)力也將出現(xiàn)重大改變，使其重新進(jìn)行分布，直到其內(nèi)部應(yīng)力重新達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)為止[2]。此種因地下采掘，在煤礦巷道、回采工作面產(chǎn)生的力就是所謂的“礦山壓力?！?/p>

1.2 礦山壓力的顯現(xiàn)

礦山壓力的顯現(xiàn)指的是礦山壓力在作用于圍巖后，將造成圍巖形變、崩落的情況，并在礦山壓力的影響下形成多種巷道力學(xué)反應(yīng)。礦山壓力主要顯現(xiàn)形式包括：巖體破裂、巷道形變、頂板下沉、巖層移動(dòng)、地表沉陷、地板上鼓等。此種因礦山壓力出現(xiàn)的巷道巖體力學(xué)變化、各類形變，都可以看作礦山壓力的顯現(xiàn)。

2 影響采掘工作面礦山壓力的主要因素

2.1 頂板巖層

（1）直接頂

當(dāng)前，隨著學(xué)術(shù)界關(guān)于直接頂穩(wěn)定性研究的不斷深入，關(guān)于直接頂?shù)年P(guān)注不斷提升，對(duì)各種影響直接頂穩(wěn)定性的主要因素進(jìn)行了總結(jié)和分析，制定了完善的直接頂穩(wěn)定性評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)。關(guān)于直接頂穩(wěn)定性的評(píng)定，可通過(guò)直接頂端面破碎度進(jìn)行，同時(shí)也可以根據(jù)直接頂垮落步距以及有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。定性分析直接頂[3]。在采煤工作面實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，直接頂完整度和回采工作面實(shí)際生產(chǎn)效率、安全性等有著直接關(guān)系，對(duì)支護(hù)方式的選擇也有較大影響，所以，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)直接頂?shù)木S護(hù)工作。根據(jù)對(duì)多年直接頂實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)發(fā)現(xiàn)，影響直接頂完整度的因素在于：首先，直接頂巖層裂隙和層理發(fā)育情況；其次，巖層實(shí)際力學(xué)性質(zhì)。

（2）基本頂

在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，基本頂?shù)姆€(wěn)定直接關(guān)系到支護(hù)強(qiáng)度和采空區(qū)處理方式，且基本定穩(wěn)定性對(duì)直接頂穩(wěn)定性有著極為關(guān)鍵的影響。同等采高的情形下，基本定和煤層的距離直接影響到基本定巖層對(duì)礦山壓力的顯現(xiàn)。隨著基本頂采高不斷降低以及煤層距離不斷擴(kuò)大，而基本頂破斷后形成的“結(jié)構(gòu)”和緩慢下沉的平衡性，也隨之不斷提升[4]。所以，我國(guó)煤礦企業(yè)在分析礦壓顯現(xiàn)，是以基本頂和采煤層距離為主要評(píng)定指標(biāo)。

2.2 采高

隨著工作面采高距離的不斷提升，在礦山企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，其覆巖層也將被嚴(yán)重破壞。因此，人們一般將采高距離作為分析礦山壓力大小的主要影響因素。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，在設(shè)置采高高度時(shí)，一般留出足夠的采出空間。實(shí)地調(diào)查發(fā)現(xiàn)，就單一煤層來(lái)說(shuō)，采高距離一般由冒落帶和裂縫帶厚度之比進(jìn)行確定?？偟膩?lái)說(shuō)，采高和基本頂平衡度呈正相關(guān)。同時(shí)，受支承壓力的影響，采煤工作面煤壁片幫情形，也不斷加劇[5]。

2.3 開(kāi)采深度

開(kāi)采深度是影響原巖應(yīng)力的主要因素，同時(shí)也是影響巖層實(shí)際支承壓力的重要因素。隨著開(kāi)采深度的提升，巷道周?chē)鷶D壓情況也越發(fā)凸顯，即開(kāi)采深度和巷道擠壓呈正相關(guān)。實(shí)證調(diào)查發(fā)現(xiàn)，巷道開(kāi)采深度達(dá)到一定限度后，需要對(duì)其重新進(jìn)行調(diào)整。隨著開(kāi)采深度的不斷提升，支護(hù)支架承受壓力也隨之提升，巷道圍巖變形也不斷加劇[6]。

2.4 工作面推進(jìn)速度

在工作面采掘過(guò)程中，工作面推進(jìn)速度，也是影響礦山壓力的重要因素。實(shí)證研究發(fā)現(xiàn)，頂板下沉量和時(shí)間之間，呈函數(shù)關(guān)系。老頂和上覆巖層，都是導(dǎo)致頂板工作面下沉的重要因素[7]。因?yàn)槊罕诤兔奥漤肥恰袄享斊鲶w梁”重要支承點(diǎn)。且隨著上覆巖層活動(dòng)不斷加劇，煤壁、冒落矸石也出現(xiàn)細(xì)微活動(dòng)，且隨著時(shí)間不斷延長(zhǎng)，工作面頂板下沉量也隨之不斷擴(kuò)大，所以出于控制工作面頂板下沉量的考慮，應(yīng)適度提升工作面推進(jìn)速度。

2.5 煤層傾角

煤層傾角是反應(yīng)煤層賦存產(chǎn)狀的一個(gè)重要參數(shù)，其傾角大小對(duì)煤層采掘工作面礦山壓力起著重要影響，并且影響著礦山壓力規(guī)律性。根據(jù)研究可知，當(dāng)煤層頂板下沉距離與煤層傾角成負(fù)相關(guān)，當(dāng)煤層傾角較大時(shí)煤層頂板下沉量較小。

2.6 支護(hù)材料及頂板管理方法

煤層支護(hù)材料與頂板管理方法對(duì)采掘工作面壓力起著關(guān)鍵作用。當(dāng)煤層頂板支護(hù)材料為金屬材料時(shí)，支撐力較小，支護(hù)材料不能完全承受頂板壓力，因此，礦井頂板會(huì)出現(xiàn)較大下沉量，若此時(shí)應(yīng)用單體支護(hù)來(lái)對(duì)頂板進(jìn)行支護(hù)則能使頂板下沉量降低。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)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(huì)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(kāi)采深度情況，工作面推進(jìn)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(shí)際情況出發(fā)，深入研究采掘工作面礦山壓力規(guī)律，及時(shí)了解頂板下沉量，并科學(xué)、合理地調(diào)整支護(hù)方式，這樣才能有效解決采掘工作面實(shí)際生產(chǎn)中遇到的各類問(wèn)題，確保采掘工作面在絕對(duì)安全下進(jìn)行生產(chǎn)。