堅硬頂板采場礦壓規律研究及采煤工藝的選擇

摘 要：采煤過程中應用的堅硬頂板采場礦壓顯現規律復雜，工作面初次來壓和周期來壓步距以及來壓強度較大，而堅硬頂板采場礦壓顯現相關特征指數是采煤工藝的選擇的基礎數據。文章通過對堅硬頂板礦壓顯現規律確定方法的研究，并結合我國堅硬頂板煤礦開采的工程實踐經驗，對堅硬頂板礦壓顯現規律進行了分析，結合堅硬頂板采場礦壓規律的分析結果進行了堅硬頂板采煤工藝選擇的研究。

關鍵詞：堅硬頂板；采場礦壓規律；采煤工藝；選擇

1 堅硬頂板采場礦壓規律分析

要想解決難冒堅硬頂板開采的控制問題，除了需要采取有針對性的采煤工藝（例如刀柱采煤法、填充采煤法等）外，還需要對堅硬頂板采取弱化處理。結合具體的工作實踐可知，頂板裂隙的發育程度、注水時間等因素將會直接影響頂板注水效果。考慮到上述幾種因素的影響，頂板的注水效果也要比強制放項差，因此現階段行業內也很少使用預注水措施來弱化頂板。

爆破是近年來采煤企業使用頻率較高的一種強制放項手段，其主要應用原理是利用爆破瞬間的沖擊力，使頂板結構松動，或是直接破壞原有的頂板結構。隨后再對頂板進行清理措施，逐步縮小堅硬頂板的懸頂面積。這樣一方面可以為后續堅硬頂板采煤工藝的順利開展營造了良好作業環境，另一方面也能夠有效降低生產作業中的安全隱患。

2 堅硬頂板采煤工藝分析

不同的煤礦環境和地質條件，所適用的采煤工藝也有所差別。傾斜分層下行垮落采煤法由于結合了大型的機械設備，明顯提高了采煤效率，因此在堅硬頂板采煤工藝中得到了較為廣泛的應用。但是近年來，隨著相關技術的不斷研發和采煤工藝的創新，傾斜分層下行垮落采煤法的應用缺陷也逐漸顯現出來，大采高綜采技術和長壁厚煤層方頂技術的應用比例逐漸上漲，以下就這兩項采煤工藝技術進行簡單介紹和分析。

2.1 大采高綜采技術

該項采煤工藝的最大優點在于采煤厚度大，通常適用于3.5m-6m的煤層厚度，并且根據相關技術的發展，已經有部分采煤企業的科研部門開始嘗試7m煤層的開采。除此之外，該項技術還具有設備操作方便等特點，是現階段國內堅硬頂板采煤工藝中較為常用的技術手段之一。但是通過實際的技術應用也發現，大采高綜采技術也有一定的局限性，例如在煤層地質構造相對單一的環境下，其采煤效率較高，但是如果煤層環境復雜，或是煤層傾斜角度過高，都不利于大采高綜采技術采煤效率的發揮。因此，相關人員在選擇采煤工藝時，首先要根據實際的地質環境和全方位的測量，科學、合理的選擇采煤工藝。

2.2 厚煤層放頂采煤法

通過上文分析可知，大采高綜采技術適用于煤層結構單一的煤礦環境，厚煤層放頂采煤法則能夠適應更加復雜的煤礦地質環境。在煤質方面，厚煤層放頂采煤法不僅能夠適應中度、硬度的煤層，而且能夠在軟煤層中有較好的效果發揮。而從國內采煤作業的實際情況來看，多數煤田隨著開采年限的增加，透水率上升，都會在不同程度上出現煤質變軟等現象。厚煤層放頂采煤法的這一應用特點，能夠很好的解決煤田后期的采煤質量和采煤效率問題。除此之外，該項采煤工藝還能適用于夾角超過15°，或是單層夾矸厚度小于1m的煤層，因此具有較為廣泛的實際應用。從細節上來看，厚煤層放頂采煤法也存在一些缺陷，例如對設備的功能性要求較高，或是采煤作業期間的設備管理要求嚴格等，這些問題也需要設備操作人員在實際的采煤工作中加以注意。

3 堅硬頂板采煤工藝的選擇

根據堅硬頂板采場礦壓規律，合理選擇采煤工藝，可以極大的提升采煤效率。在綜合分析采煤工藝種類、特點、適用性等內容的基礎上，其具體的選擇方法總結如下。

3.1 長壁厚煤層輕型液壓支架放頂煤采煤法

輕型放頂煤液壓支架在10t以下，采高控制在2.2m，放煤高度在2.2m左右，我國峰峰礦區應用該采煤法開采過厚度為3.8m的煤層，并取得了很好的技術經濟效果。在選擇這種采煤法時，還需要綜合考慮以下工藝選擇標準：首先，該采煤法能夠極大的簡化巷道布置，從而為全方面的提升巷道掘進速率提供必要保證。對于煤炭企業來說，采煤速率在很大程度上與企業經濟效益直接掛鉤，傳統企業為了提升采煤速度，其主要工作方面是增加煤炭開采的工作面，雖然能夠在短期內取得預期的效率提升目標，但是無形之中增加的設備、人員開支，不利于企業的長期發展。長壁厚煤層輕型液壓支架放頂煤采煤法能夠通過簡化巷道布置，在不增加采高工作面的情況下，提高采煤效率，從而降低了企業的成本支出，維護企業經濟效益。

3.2 長壁一次采全高綜合機械化采煤法

采用一次采全高綜合機械化采煤法，工作面頂沿K2石灰巖，底沿下部泥巖夾矸。這樣設置的優點在于能夠巧妙的避開煤礦底層的含硫劣質煤炭資源，從而保證了采煤質量，間接的維護了企業作業效益。

（1）長壁一次采全高綜合機械化采煤法的應用優勢

堅硬頂板的控制歷來是礦場采煤所必須重視和解決的重要問題。該種采煤方法則能夠很好的控制堅硬頂板，確保頂板的穩定性，防治垮落大塊矸石掉落影響。除此之外，根據該采煤工藝的應用領域不同，其應用優勢主要體現在以下幾個方面：

第一，生產集中，機械化程度高。用機械作業代替人工作業，一方面能夠極大的提升采煤效率，降低采煤作業期間的人力成本支出，維護采煤企業利潤；另一方面，煤礦環境相對惡劣，尤其是多年煤礦，隨著開采深度的增加，其危險系數也相應提升，以智能化、自動化機械設備代替人工進行采煤，也極大的降低了安全事故的危險后果，避免了潛在的人員傷亡事故；第二，采掘銜接容易，符合現代技術要求。受社會主義市場經濟體制成熟發展的影響，采煤企業要想在激烈的行業競爭中實現獲利和發展，就必須要緊跟市場發展形勢，主動融入市場，開展集約化程度高、符合現代礦井作業模式的發展方向，從而在保障采煤作業安全的大前提下，盡可能的降低成本支出，提高采煤效率，實現經營獲利的最大化。

（2）長壁一次采全高綜合機械化采煤法的缺點

采高較大、無直接頂，且基本頂是厚層難冒堅硬頂板時，下位的基本頂不易形成力學平衡，在折斷和回轉運動程中，容易對工作面支架形成沖擊載荷，較大的懸頂容易引起較強烈的初次來壓和周期為壓。工作面煤壁片幫隨采高加大而增加，控制相對有難度。通過實際工作經驗可知，上述這些缺點雖然不會對堅硬頂板采煤工藝產生直接的影響，但是無形之中增加了潛在的采煤風險，如果不及時的采取有效防控手段，還會進一步制約采煤效率和企業效益。因此，企業管理人員和采煤作業人員，應當客觀看待該種采煤工藝中的缺點，并利用技術、設備等多種方法，實現采煤法的缺點防治。

4 結束語

通過加強堅硬頂板采場礦壓規律分析，并結合具體的礦區環境合理選擇采煤工藝，可以顯著提升煤礦企業的工作效率和經濟效益。不可否認的是，現階段由于礦區環境惡化、人員管理理念落后等因素的影響，采煤工藝的選擇仍然不夠理性和客觀，這就要求煤礦企業管理人員樹立責任意識和安全意識，綜合考慮成本投資、采煤效率、最終獲利等種種因素，制定符合企業自身的最佳采煤工藝。

參考文獻

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