淺析大傾角煤層綜采中的基本問題

摘 要：本文針對大傾角煤層綜采中的基本問題進行了分析，并對相關問題的處理進行了闡述，通過不斷的探究和實踐，我國大傾角煤層綜采的進一步發展必定會得到實現。

關鍵詞：傾角煤層；綜采；穩定性控制

中圖分類號：TD82 文獻標識碼：A

大傾角煤層的埋藏傾角一般超過了35。，而我國大傾角煤層儲量在煤炭總儲量中占有著14%的份額，分布于廣東、甘肅、福建、東北等地，在全國煤炭總產量中，有著10%左右的年產量。但我國總體的大傾角煤層開采總量并不樂觀，支架嚴重擠、咬等問題不得不迫使結束整個開采活動。而大傾角煤層綜采的不利，很大程度上就是一些基本問題所造成的，為此對這些基本問題進行處理，對大傾角煤層綜采技術的有效實施有著巨大的意義。

一、礦壓顯現和巖層移動的特征

1破斷頂板垮落后，沿底板至工作面下部采空區形成巖塊的滑、滾現象，以長壁開采為走向時，不均勻充填特征會在工作面線長方向有所形成，因而在工作面的不同區域中，會有不同礦壓顯現的發生，而一般來說，與下部情況相比，中上部礦壓顯現的整體情況更為劇烈。

2不只是頂板垮落會出現破壞滑移現象，大傾角煤層底板同樣也會出現這一問題。與底板破壞滑移的速率和趨向相比，如果頂板垮落的速率和趨向與之發生較大差別時，會導致工作面系統的失穩現象，而“底板-支架-頂板”系統的失穩又是一種災害性事故。

3傾角增加的不斷變化，會對重力的切向和法向分量造成一定的影響，一方面，在此種影響的作用下，重力的切向分力會有所增大，而另一方面，重力的法向分力則會不斷減小。所以，在這種情況下，工作載荷在工作面支護系統上的作用力也會逐漸變小，這樣一來，就會加大支護系統失穩的外載，進而使架間擠、咬和工作面支架滑、倒的現象逐步加劇。為此，在控制工作面巖層時，支護系統工作阻力的提高并不是重點內容，更為注意的應是支護系統穩定性的不斷加強。

二、大傾角煤層綜采技術

1“支架-圍巖”的關系

在實際工作中，談及的采場“支架-圍巖”相互作用體系與“老頂-直接頂-支架-底板”系統等同。而在系統當中，圍巖與支架不僅存在著相互作用的關系，同時也存在著相互影響的關系。一方面，支架的承載特性與工作狀況受圍巖運動狀態的影響，而另一方面，控制圍巖穩定性的效果也會受支架工作狀況的嚴重影響。為此，就要認識“支架-圍巖”之間的聯系，將其作為共同承載、相互作用的力學體系，對“支架-圍巖”的關系進行科學的調節和處理，這也是有效實施大傾角煤層綜采的關鍵問題。另外，整個支護系統在工作面中，對于采場安全生產的控制，是選用液壓支架的結構物進行的，而這也是圍巖穩定性得到控制的重要手段。

2支護系統穩定性控制

在支護系統當中，工作面支護對象是直接頂巖層，而老頂的活動通過直接頂受到間接的控制作用。支架在整個支護系統中不是孤立存在的，在圍巖組成的支護體系中，支架形成的支護體系的整體穩定性和工作面頂底板有著密切的聯系。

（1）頂板穩定性

對于工作面頂板壓力而言，其受老頂巖層的影響是由直接頂的厚度決定的，老頂與煤層的距離越遠，形成的直接頂厚度就會越大，而緩慢下沉式平衡在破斷后形成的概率也會有所增大。如II466工作面直接頂厚度一般為13m左右，正是由于這種較好的頂板條件，以一種天然的保障控制著支護系統的穩定性。另外，工作面的不斷推進，在頂板來壓時期，支架的穩定性與破斷巖塊的重量之間的關系就為反比例關系，也就是說，直接頂跨落巖塊的范圍不斷增大，在支架上施加的荷載也就會不斷增大，這樣一來就嚴重影響了支護系統的穩定性。在頂板來壓期間，必須對支架的工作阻力和初撐力進行增加，才能促使支護的到位；頂底板與支架基本垂直，迎山角一般控制在3。-5。范圍之內，避免退山現象的發生，同時促使與頂板之間的嚴密接觸，不能有“線接觸”的出現，避免空頂；在移架時一次性完成，頂板的反復支撐必須去除。

（2）支架

對于支架結構及參數的認識極為重要，其對支護系統穩定性的影響也是較為顯著的，包括支架重量、支撐高度、支架底座寬度、工作阻力、初撐力等。其中，在支架的工作阻力和初撐力方面，依據支架的受力狀況進行分析，促使對支架下滑的有效控制，就必須以支架整體穩定性的提高作為出發點，確保支架具備較好的初撐力，與此同時，對工作阻力進行有效運用。某礦II466大傾角工作面，選用的支架型號是ZY6000/18.5/38，該支架的初撐力與工作阻力分別等于3524kN、4400kN，頂板壓力的要求能夠被支護的強度滿足。支架初撐力的提高，必須確保支架的整體狀態完好，避免自動卸載、串液、漏液等現象的發生，并對供液管路進行及時的檢查，促使泵站壓力損失的進一步減少。就支撐高度與支架底座寬度方面，支撐高度越低，支架底座就會越寬，也會形成較好的穩定性。在現場中，能夠采取的措施包括：支對架底座面積進行增加，良好接觸煤層底板與支架，一方面促使底板對支架支撐力的合理分布，一方面，在支架工作阻力加大的同時，確保煤層底板的完好；對采高進行嚴格的控制，采煤高度一般控制在3.3m左右，確保頂板割平，且頂板點與支架頂梁不能接觸。由于支架穩定性與重量的關系是反比例關系，只要支護強度能夠滿足特定的要求，就要對支架的重量進行控制，促使其穩定性的不斷提高。如果工作面支架的選型已經完備，支架重量改變起來較為困難，就要在回采過程中對推進速度進行增加，可將每班采2刀增至采3刀，避免支架長時間的受到破斷直接頂荷載的影響。

（3）底板穩定性

當開采大傾角煤層后，會使工作面頂板巖層發生較為嚴重的破壞和移動現象，與此同時，沿工作面傾斜方向，底板巖層也會向下滑移。而底板發生的破壞和滑移對大部分支架的影響都非常嚴重，使其理想的支撐基礎失去有效作用，這樣的狀況之下，支護體系剛度就會受到破壞，而支架失穩破壞的趨勢也會有所增強。對于底板的破壞，主要的影響因素包括支架與底板巖層間的摩擦、煤層傾角等。一般來說，工作面煤層傾角較大時，底板的破壞、滑移和失穩趨勢就會有所增強。在底板摩擦因數方面，摩擦力越大的情況下，支架的抗滑力就會越來越小。對此，促使底板摩擦力的不斷提高，可在采煤機割煤后，對工作面的浮煤進行及時的清理，否則在浮煤的作用下，支架底座與底板之間的摩擦力就會有所減小；對頂板淋水的處理必須及時，支架乳化液管路、各部位密封情況也要得到定期的檢查，否則在水的作用下，底板摩擦系數就會不斷降低。

結語

對于大傾角煤層綜采而言，最為關鍵的問題就是工作面支護系統的穩定性。煤層傾角的不斷增大，促成了上覆巖層重力的切向分力不斷增大，與此同時，上覆巖層重力的法向分力則會不斷減小，而由此引發的支護系統失穩對煤層的綜采非常的不利，這就必須對煤層綜采中出現的而一些問題進行處理，才能有效促使大傾角煤層綜采的實施和生產。

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