大采高綜采工作面煤壁片幫機(jī)理分析與預(yù)防

摘 要：在持續(xù)延伸的采煤深度與提升采掘機(jī)械化的影響下，煤壁片幫就越容易出現(xiàn)，這不利于大采高綜采工作面的順利生產(chǎn)。為此，本文分析了大采高綜采工作面煤壁片幫的機(jī)理、制約要素，以及預(yù)防策略。

關(guān)鍵詞：大采高；綜采；煤壁片幫

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.24.027

0 引言

伴隨著持續(xù)推進(jìn)的工作面，采煤產(chǎn)量越來越高，這迅速地提升了采煤儲(chǔ)量。大采高綜采工作面指的是對(duì)3.5米以上采煤厚度的煤層實(shí)施的開采，相比較于分層開采，大采高綜采的優(yōu)勢非常顯著，其特點(diǎn)是產(chǎn)量高、生產(chǎn)能力大、安全性高、回收率高，當(dāng)今在煤礦生產(chǎn)中越來越普遍地應(yīng)用大采高綜采。

1 大采高綜采工作面煤壁片幫的機(jī)理分析

由于受到礦山壓力的制約，片幫指的是采煤工作面發(fā)生塌落的現(xiàn)象。煤層工作面的采高越大或者是煤層的節(jié)理越發(fā)達(dá)，煤壁片幫的現(xiàn)象就越容易發(fā)生。因?yàn)榇蟛筛呔C采工作面有著較高的煤壁，這增加了煤壁的支承壓力制約，進(jìn)而導(dǎo)致新的節(jié)理形成于煤體中?？墒牵捎诮^大多數(shù)都是破碎的煤體，這造成十分小的承載能力，因此承載的能力不具備，在老頂形成周期性來壓的情況下，在節(jié)理最為發(fā)育的地方，煤壁受到破壞，支持壓力達(dá)到一定的值后，會(huì)越來越加重煤體的破壞性，從而形成煤壁片幫的情況。

2 大采高綜采工作面煤壁片幫的制約要素

（1）煤體的物理性狀。在較小硬度煤體的情況下，煤體缺少相應(yīng)的整體性、強(qiáng)度、穩(wěn)定性，基于礦山壓力與外力擾動(dòng)的影響，片幫的情況會(huì)比較容易出現(xiàn)；在頂?shù)装鍑鷰r條件破碎與軟弱的情況下，比較容易導(dǎo)致不實(shí)的接頂與支架的鉆底，這種情況下，支架的狀態(tài)是弱支撐的，如果難以實(shí)時(shí)地支護(hù)頂板與煤壁，那么就會(huì)使煤體的片幫出現(xiàn)；在較高程度的煤體節(jié)理裂隙發(fā)育的情況下，往往會(huì)由于采動(dòng)的制約而導(dǎo)致易碎松散的煤體形成，這個(gè)時(shí)候基于垂直應(yīng)力的影響下，煤體表面的位移會(huì)出現(xiàn)。

（2）采場的支護(hù)狀態(tài)。開采的實(shí)踐與理論分析表明，在增大的采場支護(hù)強(qiáng)度的影響下，煤壁片幫會(huì)越來越少。然而，在工作實(shí)際中，采場支架的狀態(tài)常常是處在弱支撐的，特別是大都存在比較低的支架初撐力，如此支架難以主動(dòng)地支護(hù)頂板，煤體直接承擔(dān)著非常大的頂板壓力，而倘若煤體承受不了頂板壓力，那么片幫的情況會(huì)出現(xiàn)。除此之外，在移架過慢的情況下，導(dǎo)致支架與采煤機(jī)對(duì)不協(xié)調(diào)，如果難以實(shí)時(shí)地支護(hù)空頂范圍的煤體，那么煤壁片幫的程度會(huì)越來越嚴(yán)重。

（3）頂板來壓的制約。在持續(xù)推進(jìn)的工作面影響之下，周期性的垮落（初次垮落）情況會(huì)形成于煤層上面的老頂，這種情況下，回轉(zhuǎn)失穩(wěn)的情況會(huì)形成于斷裂的巖體，從而導(dǎo)致頂板發(fā)生斷裂、變形、彎曲、下沉的情況。并且，基于礦山壓力的制約，塑性區(qū)域的煤體會(huì)加速破壞工作面煤壁的煤體，進(jìn)而使它的抗剪性與強(qiáng)度降低，這種情況下，這個(gè)區(qū)域的煤體狀態(tài)有著比較差的穩(wěn)定性，如果不能夠?qū)崟r(shí)地維護(hù)，那么就會(huì)使煤壁片幫的情況出現(xiàn)。

（4）回采的速度與采高。開采理論指出，在不斷增加的工作面采高影響之下，也會(huì)相應(yīng)地增加超前支承應(yīng)力的集中程度，進(jìn)而導(dǎo)致片幫的形成，并且非線性增加的情況也會(huì)伴隨出現(xiàn)。而工作面回采速度的提升有利于預(yù)防以及減少片幫的現(xiàn)象，這是因?yàn)樵诓粩嗵嵘幕夭伤俣扔绊懼?，頂板的下沉量與下沉速度都比較小，進(jìn)而導(dǎo)致比較輕的煤壁煤體壓縮破壞性，并且減少了節(jié)理面咬合性降低程度，因此片幫的預(yù)防需要使回采的速度提升。

3 大采高綜采工作面煤壁片幫的預(yù)防策略

（1）對(duì)支架工的操作進(jìn)行嚴(yán)格地要求。在場地的生產(chǎn)管理與技術(shù)培訓(xùn)當(dāng)中，支架工務(wù)必結(jié)合相應(yīng)的要求進(jìn)行規(guī)范性的操作，保障支架支撐阻力。在提升支架的情況下，應(yīng)當(dāng)保障足夠的時(shí)間使支架初撐力實(shí)現(xiàn)需要。并且，保障支架支撐狀態(tài)的理想化。支架工在進(jìn)行操作的時(shí)候應(yīng)當(dāng)保障頂板平面接觸支架，避免頂板跟支架的線接觸或者是點(diǎn)接觸。有效支撐的支架可以使煤壁的壓力降低，最終使煤壁片幫的情況大大地減少。

（2）支架護(hù)幫板的有效應(yīng)用。對(duì)新暴露的頂板進(jìn)行實(shí)時(shí)地支護(hù)，可以使煤壁承受的壓力減小，進(jìn)而使煤壁片幫縮小。在移架支護(hù)借助護(hù)幫板對(duì)煤壁進(jìn)行保護(hù)可以將一種新型的層向力增加在煤壁，如此煤壁的狀態(tài)保持三向應(yīng)力，從而使煤壁的抗壓性提升。在進(jìn)行開采的時(shí)候務(wù)必跟機(jī)移架，在煤壁壓力較大的情況下，割煤的過程中應(yīng)當(dāng)專門的工作者超前采煤機(jī)前滾筒一個(gè)支架對(duì)護(hù)幫板進(jìn)行回收，在進(jìn)行割煤之后迅速地將護(hù)幫板伸出，從而實(shí)施護(hù)幫。

（3）實(shí)時(shí)地進(jìn)行調(diào)架。絕大部分煤礦工作面在應(yīng)用大采高支架的時(shí)候，因?yàn)樽鳂I(yè)人員操作的不規(guī)范，導(dǎo)致頂板跟頂梁難以平整地接觸，頂板線出現(xiàn)遷移，進(jìn)而導(dǎo)致煤壁前方增加支撐壓力，這樣煤壁片幫的現(xiàn)象會(huì)越來越嚴(yán)重。為了保證回采空間頂板狀態(tài)的良好，在每一次的移架之后借助千斤頂對(duì)平衡性進(jìn)行調(diào)整，保證頂板與頂梁良好地接觸，進(jìn)而使煤壁片幫的情況減少。并且，對(duì)支架設(shè)備進(jìn)行調(diào)整的情況下，科學(xué)地調(diào)整支架也可以有效地防止煤壁片幫的現(xiàn)象發(fā)生。

（4）注重管理生產(chǎn)技術(shù)。對(duì)工作范圍的地質(zhì)結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀進(jìn)行系統(tǒng)地了解；重視跟上一個(gè)工作面采空區(qū)間的位置關(guān)系；在頂板來壓強(qiáng)度與規(guī)律以及煤層結(jié)構(gòu)與硬度上，需要作業(yè)人員不斷地學(xué)習(xí)，進(jìn)而有助于在平時(shí)規(guī)范性地管理頂板。在開采的時(shí)候，強(qiáng)化管理工作面的生產(chǎn)技術(shù)，以使推進(jìn)工作面的速度提升，盡可能地使暴露煤壁的時(shí)間縮短。倘若在進(jìn)行開采的時(shí)候，片幫出現(xiàn)在靠著頂板的煤層，那么務(wù)必果斷地實(shí)施有效的策略支護(hù)片幫之后暴露的頂板，防止冒頂現(xiàn)象的出現(xiàn)。

4 結(jié)論

總之，實(shí)現(xiàn)大采高綜采工作面高產(chǎn)的關(guān)鍵是預(yù)防煤壁片幫。在回采大采高綜采工作面的情況下，實(shí)施有效的片幫預(yù)防策略，可以保障回采工作面的正常、迅速，從而促進(jìn)煤炭工業(yè)發(fā)展的和諧、安全、健康。

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作者簡介：遲威（1978-），男，吉林琿春人，本科，助理工程師。endprint