綜采工作面煤壁片幫機(jī)理分析及預(yù)防

摘 要：基于持續(xù)增加工作采高與長(zhǎng)度的影響下，工作面煤壁超前支承壓力的波及范圍與應(yīng)力峰值也日益增大，綜采工作面煤壁越來(lái)越容易出現(xiàn)嚴(yán)重的冒頂與片幫的情況，煤壁的片幫會(huì)導(dǎo)致斷面漏冒現(xiàn)象的出現(xiàn)，這不利于工作面生產(chǎn)高效性與安全性的提升。為此，本文分析了綜采工作面煤壁片幫的機(jī)理、形成原因以及預(yù)防措施。

關(guān)鍵詞：綜采；煤壁片幫；機(jī)理

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.06.059

0 引言

隨著持續(xù)發(fā)展的社會(huì)經(jīng)濟(jì)，國(guó)內(nèi)持續(xù)提升了需求的煤炭量。而我國(guó)擁有豐富儲(chǔ)量的煤炭，因而國(guó)內(nèi)的煤礦開(kāi)采也得以進(jìn)步和發(fā)展，不但增加了采掘量，而且也提升了采掘的機(jī)械化水平?？墒?，在普遍地應(yīng)用綜采機(jī)械化工藝技術(shù)的影響之下，越來(lái)越增加煤壁片幫的情況，這不利于煤礦采掘工作的順利開(kāi)展。

1 綜采工作面煤壁片幫的機(jī)理、形成原因

1.1 地質(zhì)方面的機(jī)理和形成原因

地質(zhì)狀況的不同會(huì)由不同程度上制約到煤體的內(nèi)部發(fā)育。軟煤的結(jié)構(gòu)較為松散，以及面臨不少細(xì)微裂隙，為此其抗壓性能弱，比較容易出現(xiàn)變形破碎的情況。而硬煤有著比較密實(shí)的結(jié)構(gòu)，細(xì)微裂隙通常較少。隨著采動(dòng)應(yīng)力場(chǎng)的影響，側(cè)向制約力較難影響到煤塊密度，而其中的裂隙會(huì)影響到硬煤的變形破碎。

1.2 基本頂?shù)膲毫Ψ矫娴臋C(jī)理和形成原因

在應(yīng)用綜采機(jī)械化采煤技術(shù)的時(shí)候，工作面厚度大和強(qiáng)度高，當(dāng)工作面來(lái)壓發(fā)生的情況下，基本頂?shù)囊苿?dòng)會(huì)導(dǎo)致直接頂壓縮破壞與剪切破壞，這導(dǎo)致一些支承壓力被煤壁轉(zhuǎn)移。在工作面來(lái)壓比較大的情況之下，圍巖裂隙發(fā)育的情況會(huì)形成，這對(duì)頂板巖體的可靠性形成影響作用。倘若礦山承受比較大的壓力，那么采高支架之前會(huì)發(fā)育煤壁裂隙，從而導(dǎo)致機(jī)道冒頂與片幫的情況。

1.3 推進(jìn)工作面速度方面的機(jī)理和形成原因

壓碎煤壁的情況下，殘余應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致其發(fā)生塑性變形的情況，并且煤壁的蠕變會(huì)形成。如果太慢地推進(jìn)，那么煤壁受到的應(yīng)力制約時(shí)間會(huì)較長(zhǎng)，這會(huì)逐漸增多下沉的頂板梁，從而加重煤壁之前的塑性變形現(xiàn)象，最終導(dǎo)致煤壁發(fā)育裂隙。在煤體強(qiáng)度喪失的條件下，工作面的片幫就會(huì)發(fā)生。

1.4 推進(jìn)工作面方向方面的機(jī)理和形成原因

在推進(jìn)全部采掘俯斜的時(shí)候，工作面的基本頂巖梁重力分力會(huì)傾斜于煤壁的方向，在此過(guò)程當(dāng)中，直接頂之下靠近煤壁的煤體會(huì)受到不間斷地?cái)D壓，從而容易導(dǎo)致煤壁冒頂與片幫的情況。

2 綜采工作面煤壁片幫的預(yù)防措施

2.1 探究煤礦的地質(zhì)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，先加固處理地質(zhì)構(gòu)造點(diǎn)的煤壁

對(duì)于煤礦地質(zhì)構(gòu)造點(diǎn)而言，其非常容易發(fā)育裂隙與節(jié)理，進(jìn)而導(dǎo)致煤壁片幫。鑒于此，先是加固處理構(gòu)造點(diǎn)的煤壁，通常應(yīng)用的加固煤壁手段涵蓋兩種，即化學(xué)加固與錨桿加固。一是錨桿加固。因?yàn)槊后w有著相應(yīng)的可靠性，這種情況下通過(guò)玻璃錨桿與樹(shù)脂藥卷加固煤壁，可以實(shí)現(xiàn)煤體中摩擦力的加強(qiáng)，從而大大地強(qiáng)化煤壁的整體性，最終使加固煤壁的目的實(shí)現(xiàn)。并且，因?yàn)殄^桿有著非常強(qiáng)的抗剪力特性，這會(huì)阻滯煤體裂隙移動(dòng)。二是化學(xué)加固。如果煤體面臨地質(zhì)結(jié)構(gòu)破壞嚴(yán)重、發(fā)育節(jié)理裂隙、頂板壓力大、煤壁松軟等問(wèn)題，就能夠通過(guò)化學(xué)加固的方式來(lái)加固煤壁。通常在加固煤壁中應(yīng)用馬麗散。其實(shí)際過(guò)程是：先結(jié)合施工的需要將鉆孔打在煤壁上，再將封孔器與注射器安裝在鉆孔上，然后結(jié)合風(fēng)動(dòng)注漿泵注入馬麗散，在全部注入之后的大概十分鐘，就可以實(shí)現(xiàn)理想的固化煤壁的成效。

2.2 及時(shí)地支護(hù)頂板和支架護(hù)幫板

對(duì)于剛暴露頂板，務(wù)必實(shí)時(shí)地加以支護(hù)，防止不及時(shí)支護(hù)導(dǎo)致的煤壁片幫和承壓太大的情況。在移架的全過(guò)程當(dāng)中，應(yīng)在移架后實(shí)時(shí)地通過(guò)護(hù)幫板對(duì)煤壁實(shí)施加固，在對(duì)煤壁側(cè)向力增加的基礎(chǔ)上使煤壁處在三向應(yīng)力的現(xiàn)狀中，進(jìn)而提高煤壁的綜合抗壓性能。如果在采礦過(guò)程中面臨移架滯后于采煤機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)的現(xiàn)狀，那么應(yīng)對(duì)煤機(jī)的采掘速度進(jìn)行調(diào)整，在需要的時(shí)候能夠停機(jī)，保障實(shí)時(shí)地支護(hù)剛暴露的頂板，然后啟動(dòng)采煤機(jī)進(jìn)行采掘工作。

2.3 控制推進(jìn)工作面的速度，保障支護(hù)速度跟采掘的速度相適應(yīng)

在采掘的整個(gè)過(guò)程中，應(yīng)有效地控制推進(jìn)工作面的速度，防止推進(jìn)速度太慢或太快而增加煤壁的損傷、擴(kuò)大超前支承壓力的影響范圍、煤體長(zhǎng)時(shí)間受到支承壓力的影響等問(wèn)題出現(xiàn)。在采掘的全過(guò)程當(dāng)中，根據(jù)適宜的速度開(kāi)展，這樣還可以實(shí)現(xiàn)全部循環(huán)頂板下沉量的減少，從而使煤壁片幫的發(fā)生概率減小。

2.4 支架工操作標(biāo)準(zhǔn)化，從而實(shí)現(xiàn)支架支撐力作用的發(fā)揮

對(duì)于支架工來(lái)講，需要進(jìn)行生產(chǎn)管理教育以及技術(shù)規(guī)范的培訓(xùn)，進(jìn)而保障支架工操作的標(biāo)準(zhǔn)化，奠定支架支撐效果的良好基礎(chǔ)。根據(jù)支架的標(biāo)準(zhǔn)化操作而言，應(yīng)當(dāng)明確下面的一些問(wèn)題：一是保障支架具備充足的升架時(shí)間，進(jìn)而確保支架初撐力實(shí)現(xiàn)煤壁的支撐需要。二是在工作過(guò)程中應(yīng)對(duì)支架的現(xiàn)狀進(jìn)行密切關(guān)注，保障其支護(hù)的順利進(jìn)行。在該過(guò)程當(dāng)中，支架工應(yīng)保障頂板跟支架的接觸是平面，以及使頂板的點(diǎn)性接觸與線性接觸都跟一定的標(biāo)準(zhǔn)相符合。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，綜合機(jī)械化裝備水平及開(kāi)采水平的提高，大采高及放頂煤開(kāi)采技術(shù)的推廣，使得綜合機(jī)械化大采高和放頂煤技術(shù)已成為我國(guó)厚煤層開(kāi)采的主要發(fā)展方向。隨著工作面長(zhǎng)度和采高的不斷增加，工作面煤壁超前支承壓力的應(yīng)力峰值及影響范圍也越來(lái)越大，工作面煤壁片幫及冒頂事故也愈加嚴(yán)重，而煤壁片幫極易引發(fā)端面漏冒事故，嚴(yán)重制約了工作面的安全高效生產(chǎn)對(duì)于綜采工作面的煤壁片幫問(wèn)題，需要先加固處理地質(zhì)構(gòu)造點(diǎn)的煤壁、及時(shí)地支護(hù)頂板和支架護(hù)幫板、控制推進(jìn)工作面的速度，以及確保支架工操作的標(biāo)準(zhǔn)化。只有如此，才可以實(shí)現(xiàn)理想的預(yù)防效果。

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作者簡(jiǎn)介：張大超（1985-），男，山東濟(jì)寧人，本科，助理工程師，從事采礦技術(shù)管理工作。