綜采工作面煤壁片幫機理分析及預防

摘 要：基于持續增加工作采高與長度的影響下，工作面煤壁超前支承壓力的波及范圍與應力峰值也日益增大，綜采工作面煤壁越來越容易出現嚴重的冒頂與片幫的情況，煤壁的片幫會導致斷面漏冒現象的出現，這不利于工作面生產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理、形成原因以及預防措施。

關鍵詞：綜采；煤壁片幫；機理

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

0 引言

隨著持續發展的社會經濟，國內持續提升了需求的煤炭量。而我國擁有豐富儲量的煤炭，因而國內的煤礦開采也得以進步和發展，不但增加了采掘量，而且也提升了采掘的機械化水平。可是，在普遍地應用綜采機械化工藝技術的影響之下，越來越增加煤壁片幫的情況，這不利于煤礦采掘工作的順利開展。

1 綜采工作面煤壁片幫的機理、形成原因

1.1 地質方面的機理和形成原因

地質狀況的不同會由不同程度上制約到煤體的內部發育。軟煤的結構較為松散，以及面臨不少細微裂隙，為此其抗壓性能弱，比較容易出現變形破碎的情況。而硬煤有著比較密實的結構，細微裂隙通常較少。隨著采動應力場的影響，側向制約力較難影響到煤塊密度，而其中的裂隙會影響到硬煤的變形破碎。

1.2 基本頂的壓力方面的機理和形成原因

在應用綜采機械化采煤技術的時候，工作面厚度大和強度高，當工作面來壓發生的情況下，基本頂的移動會導致直接頂壓縮破壞與剪切破壞，這導致一些支承壓力被煤壁轉移。在工作面來壓比較大的情況之下，圍巖裂隙發育的情況會形成，這對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發育煤壁裂隙，從而導致機道冒頂與片幫的情況。

1.3 推進工作面速度方面的機理和形成原因

壓碎煤壁的情況下，殘余應力會導致其發生塑性變形的情況，并且煤壁的蠕變會形成。如果太慢地推進，那么煤壁受到的應力制約時間會較長，這會逐漸增多下沉的頂板梁，從而加重煤壁之前的塑性變形現象，最終導致煤壁發育裂隙。在煤體強度喪失的條件下，工作面的片幫就會發生。

1.4 推進工作面方向方面的機理和形成原因

在推進全部采掘俯斜的時候，工作面的基本頂巖梁重力分力會傾斜于煤壁的方向，在此過程當中，直接頂之下靠近煤壁的煤體會受到不間斷地擠壓，從而容易導致煤壁冒頂與片幫的情況。

2 綜采工作面煤壁片幫的預防措施

2.1 探究煤礦的地質結構特點，先加固處理地質構造點的煤壁

對于煤礦地質構造點而言，其非常容易發育裂隙與節理，進而導致煤壁片幫。鑒于此，先是加固處理構造點的煤壁，通常應用的加固煤壁手段涵蓋兩種，即化學加固與錨桿加固。一是錨桿加固。因為煤體有著相應的可靠性，這種情況下通過玻璃錨桿與樹脂藥卷加固煤壁，可以實現煤體中摩擦力的加強，從而大大地強化煤壁的整體性，最終使加固煤壁的目的實現。并且，因為錨桿有著非常強的抗剪力特性，這會阻滯煤體裂隙移動。二是化學加固。如果煤體面臨地質結構破壞嚴重、發育節理裂隙、頂板壓力大、煤壁松軟等問題，就能夠通過化學加固的方式來加固煤壁。通常在加固煤壁中應用馬麗散。其實際過程是：先結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，然后結合風動注漿泵注入馬麗散，在全部注入之后的大概十分鐘，就可以實現理想的固化煤壁的成效。

2.2 及時地支護頂板和支架護幫板

對于剛暴露頂板，務必實時地加以支護，防止不及時支護導致的煤壁片幫和承壓太大的情況。在移架的全過程當中，應在移架后實時地通過護幫板對煤壁實施加固，在對煤壁側向力增加的基礎上使煤壁處在三向應力的現狀中，進而提高煤壁的綜合抗壓性能。如果在采礦過程中面臨移架滯后于采煤機的運轉的現狀，那么應對煤機的采掘速度進行調整，在需要的時候能夠停機，保障實時地支護剛暴露的頂板，然后啟動采煤機進行采掘工作。

2.3 控制推進工作面的速度，保障支護速度跟采掘的速度相適應

在采掘的整個過程中，應有效地控制推進工作面的速度，防止推進速度太慢或太快而增加煤壁的損傷、擴大超前支承壓力的影響范圍、煤體長時間受到支承壓力的影響等問題出現。在采掘的全過程當中，根據適宜的速度開展，這樣還可以實現全部循環頂板下沉量的減少，從而使煤壁片幫的發生概率減小。

2.4 支架工操作標準化，從而實現支架支撐力作用的發揮

對于支架工來講，需要進行生產管理教育以及技術規范的培訓，進而保障支架工操作的標準化，奠定支架支撐效果的良好基礎。根據支架的標準化操作而言，應當明確下面的一些問題：一是保障支架具備充足的升架時間，進而確保支架初撐力實現煤壁的支撐需要。二是在工作過程中應對支架的現狀進行密切關注，保障其支護的順利進行。在該過程當中，支架工應保障頂板跟支架的接觸是平面，以及使頂板的點性接觸與線性接觸都跟一定的標準相符合。

3 結語

綜上所述，綜合機械化裝備水平及開采水平的提高，大采高及放頂煤開采技術的推廣，使得綜合機械化大采高和放頂煤技術已成為我國厚煤層開采的主要發展方向。隨著工作面長度和采高的不斷增加，工作面煤壁超前支承壓力的應力峰值及影響范圍也越來越大，工作面煤壁片幫及冒頂事故也愈加嚴重，而煤壁片幫極易引發端面漏冒事故，嚴重制約了工作面的安全高效生產對于綜采工作面的煤壁片幫問題，需要先加固處理地質構造點的煤壁、及時地支護頂板和支架護幫板、控制推進工作面的速度，以及確保支架工操作的標準化。只有如此，才可以實現理想的預防效果。

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作者簡介：張大超（1985-），男，山東濟寧人，本科，助理工程師，從事采礦技術管理工作。