三軟煤層煤壁片幫原因分析及防治技術探析

摘 要：對于三軟煤層工作面而言，其煤壁片幫問題已成為影響工作面安全生產的一重要因素，對此，為有效防治三軟煤層工作面煤壁片幫問題，本文分析了三軟煤層工作面煤壁片幫原因，并提出了一系列具體防治措施，以供同行參考。

關鍵詞：三軟煤層;煤壁片幫;原因;防治措施

1 工作面煤壁片幫原因分析

三軟煤層所具備的特征主要為頂板、煤層及底板較軟，導致該工作面產生煤壁片幫的關鍵原因主要有以下幾點：

1.1 煤層堅固性系數低

由于煤質較軟、煤層不具備穩定性、不具備較強的抗壓性，煤層所具備的堅固性系數小于1，局部僅僅存在0.1～0.5，煤壁十分容易產生片幫及冒頂。因此，煤層不具備較高的堅固性系數是導致煤壁出現片幫的關鍵因素。

1.2 煤壁處于支承壓力增高區

隨著推進度的日益增加，工作面所具有的回采空間也不斷增加，直接頂在塌落之后盡管存在相應的膨脹系數，但無法將采空區全部填充完。當基本頂所受到的壓力大于其自身的抗壓性時，基本頂就會產生首次斷裂，由此所產生的壓力就是初次來壓，直接頂在塌落之后可以極大緩沖基本頂的塌落，使采面支架所受到的壓力不斷降低。隨著工作面的不斷推移，基本頂會產生反復的塌落，工作面將產生豎三帶和橫三區，即基于工作面的推進方向來形成各個相關的區域，主要有離層區、壓實區等，基于工作面垂直向上的方向可以形成諸多相關的帶，例如裂隙帶等。壓力拱可以將頂板壓力傳遞至拱的兩端，由于三軟煤層在對頂板進行控制的時候所運用的為跨落法，可以忽略采空區的一腳，而另外一腳一直處于增高區，由于煤體本身不具備較高的堅固系數，在受到壓力之后，煤體將會轉變為其較弱的一面，即工作面的兩巷及煤墻。換言之，處于增高區的煤體在受到相應的壓力之后，在水平的方向將產生一個力，受到該分力的影響，導致礦壓顯現的問題產生。

1.3 支護強度低

目前，不管是綜采或是炮采的工作面都不具備較強的支護水平。其所運用的液壓支架為ZFZ/3600/19/28LT型，其阻力為3600kN。若頂煤存在較大的厚度，經過相關操作之后，支架上部的煤體將會形成相應的斜面，盡管斜面的上部存在直接頂塌落的研石進行填充，但是與基本頂之間存在一定的間隙，導致其支撐力不斷降低。

2 治理煤壁片幫的現有措施

2.1 煤層深孔高壓注水

在工作面的兩巷與煤壁之間40m處，每間隔10m就進行注水，其孔深大約是工作面長度的一半，以鉆孔上下具有一些抄手為原則，其角度應當與煤層相平行，封孔的長度應當大于2m，注水壓力應當大于5MPa，注水量實現13.8L/t，在結束之后，煤體將會增加4.5%的水分。

2.2 煤壁淺孔注水

這類注水孔所處的位置應當與頂梁保持0.8m的距離，其仰角為450，孔深及封孔的長度分別為6和2米，注水壓力為3MPa，完成注水的標準就是確保煤體的濕潤，每孔所有的注水量及其時間均以兩個相接近的孔為準，大約二十分鐘的時間，每孔的平均注水量為2400L。在煤體潤濕之后就會產生相應的翻結層，緩解煤壁片幫，從而對相應的片冒問題加以控制。

2.3 煤壁打木錨桿

木錨桿的制作材料為杉木和楊木，其前半部與后半部分別為38和45mm，長度為1.8m，形狀為錐形，該裝置與鉆孔之間的匹配差大約維持在4mm，經過相關打擊之后可以進入鉆孔，依靠摩擦力來對煤壁發揮作用。根據工作面的各種問題，將錨桿設計為單排或“三花”眼的形式，若存在嚴重的片幫時，其應當運用“三花”。其各個參數分別為：排距、眼距與上眼距頂的數值均為500mm，下眼與上眼之間存在1m的距離，眼深為18m，其俯角處于-3°～-5°，可以有效的支撐煤壁。木錨桿在進入煤層之后，需要對煤層進行注水，之后煤層會吸水變大，并與該裝置成為一個整體，以有效的固定煤層。此外，工作面在繼續回采后，木錨桿將依托于支架的頂梁上，一旦煤壁出現片幫或頂煤出現脫落，用相應的裝置與單體柱相結合來開展超前支護作業，可以對頂板進行及時的控制。

2.4 用風鎬落煤

因煤體本身不具備較高的堅固性，目前大部分炮采工作面所運用的均為小型風鎬落煤。該落煤方法具有兩大優勢：①將因放炮對煤體及頂板所產生的震動加以降低;②節省爆破所需的材料，減少成本，同時有效的避免煤壁片幫。

2.5 超前支護

該技術主要運用在機采工作面，因該支架的煤壁不具備相應的支柱，僅僅借助于支架的伸縮梁來達到支護的效果，煤壁極易產生片幫，進而導致梁頭產生冒落。因而，當伸縮梁出來之后，依舊無法對煤壁進行支撐，應當運用臨時支護：首先在煤壁上設置一個梁窩，然后將一個直徑較大的木頭一端搭在支架頂梁之上，另一端則需要進入梁窩中，將其均勻的設置在伸縮梁上，最后設置相應的荊笆對其進行保護。若存在較嚴重的片幫問題，在支護的下方應當依靠煤壁來加工抬棚，以提升支護的效果。

2.6 煤壁閉幫

主要位于炮采工作面，由于該工作面所運用的支護為懸疑支架，其長度及寬分別為2.8和1m，在頂梁的四個角設置相應的液壓支柱，在支架發生推移時，前部兩個支柱將會僅僅貼合煤壁，之后再運用相應的廢棄膠帶和椽子來進行閉幫，如局部產生片幫的問題，就用袋子裝滿煤之后進行填充，避免煤壁產生片幫。

3 結語

三軟煤層工作面所產生的煤壁片幫問題較為明顯，對工作面的開采效率有著嚴重的影響，更有嚴重的會對空頂造成極大的影響，導致支架產生倒架及冒頂的狀況，對工作面的產生造成了極大威脅。因此，對煤壁片幫的形成原理及預防措施進行有效的分析，這對三軟煤層的正常運作有著極其關鍵的作用。由根本上來分析片幫形成的原因，提出有效的措施來進行預防，推動三軟煤層的發展。

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作者簡介：王志浩（1987-），男，漢族，河北保定人，本科，2014年7月畢業于河南工程學院采礦工程專業，研究方向：采煤技術。