淺議綜采工作面如何防止煤壁片幫

【摘要】工作面片幫對工作面的正?；夭晌：^大，如可能引起人員受傷，造成停機(jī)事故，降低設(shè)備開機(jī)率，當(dāng)片幫深度超過0.5m時，還容易引起冒頂事故，造成二次災(zāi)害。本文以某煤礦4036工作面為例，對煤壁片幫的防止措施進(jìn)行了探討。主要措施有兩點(diǎn)，一是優(yōu)化回采工藝，如降低采高、降低割煤速度以及加快工作面推進(jìn)速度等；二是通過煤壁注漿、注水等對煤壁進(jìn)行加固，增加煤體的強(qiáng)度。

【關(guān)鍵詞】綜采工作面；煤壁片幫；優(yōu)化工藝；加固煤壁

引言

在煤礦生產(chǎn)中，大采高綜采工作面回采過程中發(fā)生煤壁片幫是較普遍的，嚴(yán)重威脅工作面的安全生產(chǎn)。

（1）引發(fā)冒頂事故。工作面發(fā)生片幫時，增加了支架的端面距，如果頂板比較破碎，支架又不能及時支護(hù)時，就容易造成工面冒頂事故。（2）造成停機(jī)，影響生產(chǎn)。工作面發(fā)生片幫時，經(jīng)常會產(chǎn)生一些大煤塊，堵塞在采煤機(jī)入煤口，影響采煤機(jī)的運(yùn)行。（3）對人機(jī)造成傷害。受采煤機(jī)割煤的震動，煤壁的原始應(yīng)力受到破壞，應(yīng)力重新分布，煤壁最容易垮落。這時在采煤機(jī)附近工作很容易受到傷害。

1、工程地質(zhì)背景

某煤礦主采4號煤層，該煤層為典型的“三軟”煤層。4036工作面是該礦的首個綜采工作面，該工作面位于礦井東翼采區(qū)，標(biāo)高-128.25～-135.78m，埋藏深度415.15～448.76m，煤層厚度在2.78～18.57m之間，平均厚度為6.72m，煤層傾角12°～37°，平均為25°，煤體較為松軟。采煤方法為走向長壁后退式綜合機(jī)械化分層開采，頂板管理方法采用全部垮落法。工作面走向長1254m，傾向長度152m。液壓支架型號為ZY4000-17/37，其支護(hù)高度1.8～3.6m，平均采高為3.3m。本工作面從開切眼處回采不久，就出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的煤壁片幫現(xiàn)象，片幫同時還會引起冒頂事故，對于安全回采有很大的影響，必須采取必要措施進(jìn)行治理。防止煤壁片幫的措施有多種，該礦技術(shù)人員經(jīng)過反復(fù)研究，決定從兩個方面來對片幫進(jìn)行控制，其一是對采煤工藝進(jìn)行優(yōu)化，其二是對煤壁進(jìn)行加固。下面進(jìn)行詳細(xì)介紹。

2、優(yōu)化回采工藝

（1）降低采高。降低采高對煤壁片幫、漏頂有一定的作用，但采高的降低受到一定的限制，僅可以在局部地段和短時間內(nèi)使用。4036工作面采用的ZY4000-17/37型支架高度在1.8～3.6m之間，采高若低于2.2m，既影響產(chǎn)量也影響工作環(huán)境。（2）適當(dāng)降低割煤速度，或者停機(jī)拉移超前架。拉移超前架及時護(hù)頂，能夠控制部分煤壁片幫漏頂。但是，必須滯后采煤機(jī)一定的安全距離，否則易造成跟機(jī)過近，采煤機(jī)割運(yùn)輸機(jī)鏟煤板，損壞采煤機(jī)。（3）提高支架的初撐力和工作阻力。方法是提高泵站的供液壓力或選擇高壓泵站的供液系統(tǒng)，安設(shè)壓力指示儀，正確操作移架后升柱，采用保持閥提高實(shí)際初撐力和工作阻力。周期來壓時，提前做好檢修工作，將工作面的支架調(diào)到最佳狀態(tài)。（4）加快工作面推進(jìn)度。加快推進(jìn)度受多方面的限制，如機(jī)電設(shè)備完好程度、上下機(jī)頭三角區(qū)支護(hù)、機(jī)巷轉(zhuǎn)載機(jī)拉移、兩巷超前替棚等。要采取多種配套措施，提高工作面的推進(jìn)速度。

3、加固煤壁

加固煤壁是防止煤壁片幫的重要方法。通過向煤壁中注入馬麗散、波雷音、注聚氨酯等，可以使得較為破碎的煤體重新固結(jié)在一起，形成一個整體，從而增加煤體的強(qiáng)度，改變煤體的力學(xué)性質(zhì)，對片幫起到很好的防止作用。此外，也可以通過向煤體中打入錨桿和錨索進(jìn)行加固，如采用玻璃鋼錨桿、樹脂錨桿等進(jìn)行加固，也能起到很好的效果。這里，我們通過對4036工作面煤體性質(zhì)以及其他地質(zhì)條件的研究，最終決定采用先淺孔注水，再注入馬麗散進(jìn)行加固的措施。

3.1淺孔注水

注水參數(shù)主要是參考其他跟本工作面地質(zhì)條件相似的其他煤礦的注水參數(shù)，然后再進(jìn)行一些實(shí)驗(yàn)和修改，最后得到了本文的注水參數(shù)。比如，剛開始的注水參數(shù)如下：注水孔間距3.5m，注水孔深度為2.8m，注水壓力12MPa，注水槍長度為1.5m。經(jīng)過一段時間的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)參數(shù)不合理，當(dāng)向某個鉆孔中注水時，水會從與該鉆孔相鄰的其他鉆孔中滲出，甚至出現(xiàn)水直接從鉆孔噴出或者出現(xiàn)頂板冒水的情況，注水時間短，達(dá)不到減少煤壁片幫的預(yù)期效果。經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)，最后得到了較為合理的注水參數(shù)，如下所示：注水孔間距5.0m；鉆孔深度4.2m；注水壓力10MPa；注水槍長度3m.實(shí)驗(yàn)表明，使用該參數(shù)進(jìn)行注水，取得了較好的效果。

3.2注馬麗散

4036工作面所采的4號煤層厚度變化較大，最后的地方煤層厚度超過18m，在這些煤層特別厚的區(qū)域，片幫十分嚴(yán)重，僅靠注水無法完全控制住片幫的發(fā)生。經(jīng)反復(fù)研究，決定對這些區(qū)域采用注入馬麗散進(jìn)行加固。馬麗散是一種高強(qiáng)度的聚亞胺膠脂高分子合成材料，能夠?qū)⒚后w粘合得很牢固，大大提高煤體的強(qiáng)度。工作面注馬麗散加固鉆孔布置圖如圖1所示。主要的施工步驟及注意事項(xiàng)有以下兩點(diǎn)：

（1）打鉆孔與封孔。打鉆孔時，先每間隔一個孔打一個，比如，先打編號為1、3、5等奇數(shù)號的鉆孔，待探明煤層厚度以后，再接著打其他編號為偶數(shù)的鉆孔，這樣有利于提高功效，做到事半功倍。鉆孔打好以后，要進(jìn)行封孔。

（2）注漿。當(dāng)打出一些鉆孔以后，就可以進(jìn)行注漿。但是要注意，為了注漿與鉆孔施工互不影響，兩項(xiàng)操作之間要至少間隔一個鉆孔。比如在打5號鉆孔時，可以對3號孔進(jìn)行注漿。注漿結(jié)束后，要及時沖洗管路和混合槍。所有鉆孔都注漿完成后，用清洗劑將多功能泵及其附件清洗干凈。

4、治理效果

實(shí)踐表明，使用以上措施進(jìn)行治理以后，煤壁片幫現(xiàn)象得到了有效控制。煤體強(qiáng)度顯著增加，工作面片幫無論是幅度還是次數(shù)都大大減小。即使偶爾還會發(fā)生片幫，對正常生產(chǎn)也不會造成什么影響。

5、結(jié)論

工作面片幫對工作面的正常回采危害較大，如可能引起人員受傷，造成停機(jī)事故，降低設(shè)備開機(jī)率，當(dāng)片幫深度超過0.5m時，還容易引起冒頂事故，造成二次災(zāi)害。本文以某煤礦4036工作面為例，對煤壁片幫的防止措施進(jìn)行了探討。主要措施有兩點(diǎn)，一是優(yōu)化回采工藝，如降低采高、降低割煤速度以及加快工作面推進(jìn)速度等；二是通過煤壁注漿、注水等對煤壁進(jìn)行加固，增加煤體的強(qiáng)度。

參考文獻(xiàn)

[1]錢鳴高，石平五.礦山壓力與控制[M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2003.

[2]王德勝，潘衛(wèi)東.極復(fù)雜條件下6.5m大采高工作面綜采技術(shù)研究[J].煤炭工程，2013，（1）：52～53，56.

[3]劉江，任艷芳，齊慶新.長壁工作面頂板周期下沉量的理論分析與實(shí)測研究[J].遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2010，29（6）：1046～1049.