大采高工作面上覆巖層回轉(zhuǎn)對(duì)煤壁片幫的影響研究

王潤生

摘 要：大采高采煤因其特有優(yōu)勢(shì)被國內(nèi)外廣泛采用，煤壁的穩(wěn)定性對(duì)大采高支架性能的發(fā)揮也有很大的影響。大采高工作面煤壁片幫較為嚴(yán)重，影響了工作面的正常生產(chǎn)，制約了大采高工作面效率的發(fā)揮，嚴(yán)重的煤壁片幫導(dǎo)致空頂面積增大，加之地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育，頂板極易產(chǎn)生漏冒。同時(shí)，由于空頂面積增大，頂板壓力向支架上方轉(zhuǎn)移，支架受力不均衡，易產(chǎn)生咬架、翹頂、倒架等現(xiàn)象。因此，有必要對(duì)趙莊煤礦大采高工作面的煤壁片幫機(jī)理和其防治技術(shù)進(jìn)行研究，以減少煤壁片幫的發(fā)生，維護(hù)大采高工作面的正常生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：大采高；上覆巖層；片幫；關(guān)鍵塊

中圖分類號(hào)：TD325 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）06-0002-02

1 工程概況

趙莊煤礦為晉煤集團(tuán)新建的特大型礦井，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力6×106 t/a，主采3號(hào)煤層。井田內(nèi)，3號(hào)煤層賦存穩(wěn)定，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，煤質(zhì)松軟，厚度一般為3.5～6.2 m，平均厚度為5.5 m。煤層傾角為1°～15°，平均為8°，埋藏深度為463.9～633.9 m，平均深度為500 m，工作面采用大采高綜采。

由于3號(hào)煤層采高大、煤質(zhì)松軟，斷層、裂隙、節(jié)理、褶曲等地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育（比如3305工作面，揭露斷層有28條之多，斜穿過工作面斷層就有2條），且埋藏較深，這使得3號(hào)煤層開采難度極大，工作面在回采期間壓力大，導(dǎo)致直接頂破碎嚴(yán)重，工作面片幫、巷道變形破壞嚴(yán)重，頂板臺(tái)階下沉等礦壓現(xiàn)象明顯。

2 大采高工作面煤壁片幫機(jī)理分析

當(dāng)工作面前方煤壁的塑性區(qū)煤體受到割煤、移架等外力影響時(shí)，煤壁會(huì)發(fā)生片幫現(xiàn)象。3302工作面煤壁片幫主要形式有重力滑落式片幫、壓剪式片幫和橫拱形片幫。

2.1 重力滑落式片幫分析

重力滑落式片幫主要發(fā)生在破碎區(qū)，破碎區(qū)煤體較為松散、破碎，內(nèi)聚力極低，承載能力差，自穩(wěn)性差，極易在重力作用下滑動(dòng)、垮落，直至形成散體介質(zhì)式的自然安息狀態(tài)，就會(huì)造成重力滑落式片幫，如圖1所示。運(yùn)用散體介質(zhì)力學(xué)理論分析，安息角α就等于煤體的內(nèi)摩擦角φ，片幫最大深度為：

C=h1cotφ. （1）

公式（1）中：C——片幫最大深度；

h1——片幫高度；

φ——煤體內(nèi)摩擦角。

其中，片幫深度（C）不大于煤壁破碎區(qū)寬度，因此，重力滑落式片幫最大深度為煤壁破碎區(qū)寬度。

2.2 壓剪式片幫分析

壓剪式片幫多發(fā)生在頂板來壓期間，在較高支承壓力的作用下，煤壁塑性區(qū)發(fā)生剪切式破壞，沿破裂面滑動(dòng)，造成壓剪式片幫，如圖2所示。

2.3 橫拱形片幫分析

當(dāng)煤壁被揭露后，煤壁前方煤體由彈性狀態(tài)變?yōu)樗苄誀顟B(tài)時(shí)體積膨脹，從而產(chǎn)生鼓出變形。如果此時(shí)在支承壓力作用下頂?shù)装逡平鼣D壓煤體，煤壁被擠出，即形成橫拱形片幫，如圖3所示。

3 覆巖回轉(zhuǎn)對(duì)煤壁的影響

在采動(dòng)覆巖中，起主要承載作用的巖層為關(guān)鍵層。因此，關(guān)鍵層一般為較厚的堅(jiān)硬巖層，堅(jiān)硬的關(guān)鍵塊對(duì)煤壁邊緣的破壞十分嚴(yán)重。關(guān)鍵塊B發(fā)生回轉(zhuǎn)，采空區(qū)一端觸矸，并壓實(shí)冒落矸石，另一端壓縮煤壁變形，直至達(dá)到新的力學(xué)平衡，如圖4關(guān)鍵塊B回轉(zhuǎn)后的受力模型。

從圖中可以看出，關(guān)鍵塊B在上覆載荷Q、煤柱支承力T1、采空區(qū)支承力T2、巖塊C支承力T3、巖塊A支承力T4作用下達(dá)到平衡狀態(tài)，其中α為回轉(zhuǎn)角。

4 煤壁片幫的防治措施

4.1 采用二級(jí)護(hù)幫板護(hù)幫

ZY12000/28/62D液壓支架一級(jí)護(hù)幫板支護(hù)強(qiáng)度為0.153 MPa，二級(jí)護(hù)幫板支護(hù)強(qiáng)度為0.147 MPa，護(hù)幫板支護(hù)強(qiáng)度平均取0.15 MPa，M取5.5 m，φ取35°26′，C取2.05 MPa，煤層的賦存深度H取500 m，γ取25 kN/m3，應(yīng)力集中系數(shù)K取2.02～2.41，計(jì)算得工作面前方煤壁的塑性區(qū)寬度x0為0.97～1.13 m（無護(hù)幫板時(shí)塑性區(qū)寬度x0為0.98～1.14 m）。由此可見，護(hù)幫板對(duì)煤壁破碎區(qū)范圍影響較小，其主要作用是抑制壁破碎區(qū)煤體的垮落。

4.2 加強(qiáng)支架初撐力管理

按時(shí)檢測液壓支架供液管路和密封膠圈，以保證泵站能夠提供支架足夠的初撐力。安設(shè)大采高液壓支架初撐力保持閥，加強(qiáng)對(duì)支架初撐力的管理，使液壓支架實(shí)際初撐力達(dá)到設(shè)計(jì)初撐力，保證支架不漏液、不竄液、不自動(dòng)卸載，支架升起后頂梁要升平、升緊。

4.3 及時(shí)支護(hù)

及時(shí)支護(hù)，提高液壓支架的初撐力，減小工作面端面的應(yīng)力集中。拉架工必須堅(jiān)持超前拉架并打出護(hù)幫板，要求追機(jī)拉架，拉架滯后機(jī)組上滾筒3個(gè)架。移架要做到少降、快拉、快升，保證及時(shí)支護(hù)頂板。

4.4 提高圍巖強(qiáng)度

由于趙莊煤礦3302工作面地質(zhì)條件極其復(fù)雜，特別是當(dāng)通過斷層、煤巖破碎帶或基本頂來壓時(shí)，要及時(shí)加固煤壁和頂板，以提高“支架—煤壁—直接頂”的整體強(qiáng)度。當(dāng)頂板比較破碎時(shí)，可采用瑪麗散固化方法或其他固化方法予以加固，使頂板固化，以防冒頂發(fā)生。當(dāng)工作面煤壁出現(xiàn)較大塊度的片幫，且煤壁自身具有一定的穩(wěn)定性時(shí)，可采用降低采煤機(jī)的截割深度和木錨桿（或樹脂錨桿）錨固煤壁這兩種方法進(jìn)行處理。

4.5 改進(jìn)工作面回采工藝和設(shè)備操作技術(shù)

盡量使工作面與煤層的主節(jié)理方向垂直或斜交，避免煤壁片幫。采用先拉架后推刮板輸送機(jī)的方法，使支架頂梁頂住工作面煤壁，禁止工作面留頂煤，支架必須接頂。當(dāng)工作面出現(xiàn)局部片幫和大采高支架歪倒、鉆底和咬架等現(xiàn)象時(shí)，要及時(shí)對(duì)支架進(jìn)行調(diào)整。

5 結(jié)束語

針對(duì)3302工作面的片幫形式，分析煤壁片幫的機(jī)理，其分別為重力滑落式片幫、壓剪式片幫、橫拱形片幫。

重力滑落式片幫主要發(fā)生在破碎區(qū)內(nèi)，片幫深度不大，但發(fā)生頻率較高，主要是由于煤壁直立高度大、煤體強(qiáng)度低造成的。壓剪式片幫多發(fā)生工作面來壓期間，片幫深度大，易造成頂板冒落事故。橫拱形片幫主要是由于煤體塑性膨脹和頂?shù)装逡平鼣D壓造成的，在工作面發(fā)生較少，多發(fā)生于巷道內(nèi)。

在工作面的推進(jìn)過程中，上覆巖層會(huì)發(fā)生周期性破斷，形成關(guān)鍵塊B，以破斷巖塊B回轉(zhuǎn)對(duì)煤壁造成嚴(yán)重破壞。

參考文獻(xiàn)

[1]賈俊峰.煤巷片幫類型及錨固機(jī)理研究[J].太原理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2005（01）.

[2]錢鳴高，繆協(xié)興.巖層控制中得關(guān)鍵層理論研究[J].煤炭學(xué)報(bào)，1996，21（3）：225-230.

[3]邱以清，張波.大采高采煤煤壁片幫的影響因素及防治[J].科技風(fēng)，2011（18）.

〔編輯：白潔〕

摘 要：大采高采煤因其特有優(yōu)勢(shì)被國內(nèi)外廣泛采用，煤壁的穩(wěn)定性對(duì)大采高支架性能的發(fā)揮也有很大的影響。大采高工作面煤壁片幫較為嚴(yán)重，影響了工作面的正常生產(chǎn)，制約了大采高工作面效率的發(fā)揮，嚴(yán)重的煤壁片幫導(dǎo)致空頂面積增大，加之地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育，頂板極易產(chǎn)生漏冒。同時(shí)，由于空頂面積增大，頂板壓力向支架上方轉(zhuǎn)移，支架受力不均衡，易產(chǎn)生咬架、翹頂、倒架等現(xiàn)象。因此，有必要對(duì)趙莊煤礦大采高工作面的煤壁片幫機(jī)理和其防治技術(shù)進(jìn)行研究，以減少煤壁片幫的發(fā)生，維護(hù)大采高工作面的正常生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：大采高；上覆巖層；片幫；關(guān)鍵塊

中圖分類號(hào)：TD325 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）06-0002-02

1 工程概況

趙莊煤礦為晉煤集團(tuán)新建的特大型礦井，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力6×106 t/a，主采3號(hào)煤層。井田內(nèi)，3號(hào)煤層賦存穩(wěn)定，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，煤質(zhì)松軟，厚度一般為3.5～6.2 m，平均厚度為5.5 m。煤層傾角為1°～15°，平均為8°，埋藏深度為463.9～633.9 m，平均深度為500 m，工作面采用大采高綜采。

由于3號(hào)煤層采高大、煤質(zhì)松軟，斷層、裂隙、節(jié)理、褶曲等地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育（比如3305工作面，揭露斷層有28條之多，斜穿過工作面斷層就有2條），且埋藏較深，這使得3號(hào)煤層開采難度極大，工作面在回采期間壓力大，導(dǎo)致直接頂破碎嚴(yán)重，工作面片幫、巷道變形破壞嚴(yán)重，頂板臺(tái)階下沉等礦壓現(xiàn)象明顯。

2 大采高工作面煤壁片幫機(jī)理分析

當(dāng)工作面前方煤壁的塑性區(qū)煤體受到割煤、移架等外力影響時(shí)，煤壁會(huì)發(fā)生片幫現(xiàn)象。3302工作面煤壁片幫主要形式有重力滑落式片幫、壓剪式片幫和橫拱形片幫。

2.1 重力滑落式片幫分析

重力滑落式片幫主要發(fā)生在破碎區(qū)，破碎區(qū)煤體較為松散、破碎，內(nèi)聚力極低，承載能力差，自穩(wěn)性差，極易在重力作用下滑動(dòng)、垮落，直至形成散體介質(zhì)式的自然安息狀態(tài)，就會(huì)造成重力滑落式片幫，如圖1所示。運(yùn)用散體介質(zhì)力學(xué)理論分析，安息角α就等于煤體的內(nèi)摩擦角φ，片幫最大深度為：

C=h1cotφ. （1）

公式（1）中：C——片幫最大深度；

h1——片幫高度；

φ——煤體內(nèi)摩擦角。

其中，片幫深度（C）不大于煤壁破碎區(qū)寬度，因此，重力滑落式片幫最大深度為煤壁破碎區(qū)寬度。

2.2 壓剪式片幫分析

壓剪式片幫多發(fā)生在頂板來壓期間，在較高支承壓力的作用下，煤壁塑性區(qū)發(fā)生剪切式破壞，沿破裂面滑動(dòng)，造成壓剪式片幫，如圖2所示。

2.3 橫拱形片幫分析

當(dāng)煤壁被揭露后，煤壁前方煤體由彈性狀態(tài)變?yōu)樗苄誀顟B(tài)時(shí)體積膨脹，從而產(chǎn)生鼓出變形。如果此時(shí)在支承壓力作用下頂?shù)装逡平鼣D壓煤體，煤壁被擠出，即形成橫拱形片幫，如圖3所示。

3 覆巖回轉(zhuǎn)對(duì)煤壁的影響

在采動(dòng)覆巖中，起主要承載作用的巖層為關(guān)鍵層。因此，關(guān)鍵層一般為較厚的堅(jiān)硬巖層，堅(jiān)硬的關(guān)鍵塊對(duì)煤壁邊緣的破壞十分嚴(yán)重。關(guān)鍵塊B發(fā)生回轉(zhuǎn)，采空區(qū)一端觸矸，并壓實(shí)冒落矸石，另一端壓縮煤壁變形，直至達(dá)到新的力學(xué)平衡，如圖4關(guān)鍵塊B回轉(zhuǎn)后的受力模型。

從圖中可以看出，關(guān)鍵塊B在上覆載荷Q、煤柱支承力T1、采空區(qū)支承力T2、巖塊C支承力T3、巖塊A支承力T4作用下達(dá)到平衡狀態(tài)，其中α為回轉(zhuǎn)角。

4 煤壁片幫的防治措施

4.1 采用二級(jí)護(hù)幫板護(hù)幫

ZY12000/28/62D液壓支架一級(jí)護(hù)幫板支護(hù)強(qiáng)度為0.153 MPa，二級(jí)護(hù)幫板支護(hù)強(qiáng)度為0.147 MPa，護(hù)幫板支護(hù)強(qiáng)度平均取0.15 MPa，M取5.5 m，φ取35°26′，C取2.05 MPa，煤層的賦存深度H取500 m，γ取25 kN/m3，應(yīng)力集中系數(shù)K取2.02～2.41，計(jì)算得工作面前方煤壁的塑性區(qū)寬度x0為0.97～1.13 m（無護(hù)幫板時(shí)塑性區(qū)寬度x0為0.98～1.14 m）。由此可見，護(hù)幫板對(duì)煤壁破碎區(qū)范圍影響較小，其主要作用是抑制壁破碎區(qū)煤體的垮落。

4.2 加強(qiáng)支架初撐力管理

按時(shí)檢測液壓支架供液管路和密封膠圈，以保證泵站能夠提供支架足夠的初撐力。安設(shè)大采高液壓支架初撐力保持閥，加強(qiáng)對(duì)支架初撐力的管理，使液壓支架實(shí)際初撐力達(dá)到設(shè)計(jì)初撐力，保證支架不漏液、不竄液、不自動(dòng)卸載，支架升起后頂梁要升平、升緊。

4.3 及時(shí)支護(hù)

及時(shí)支護(hù)，提高液壓支架的初撐力，減小工作面端面的應(yīng)力集中。拉架工必須堅(jiān)持超前拉架并打出護(hù)幫板，要求追機(jī)拉架，拉架滯后機(jī)組上滾筒3個(gè)架。移架要做到少降、快拉、快升，保證及時(shí)支護(hù)頂板。

4.4 提高圍巖強(qiáng)度

由于趙莊煤礦3302工作面地質(zhì)條件極其復(fù)雜，特別是當(dāng)通過斷層、煤巖破碎帶或基本頂來壓時(shí)，要及時(shí)加固煤壁和頂板，以提高“支架—煤壁—直接頂”的整體強(qiáng)度。當(dāng)頂板比較破碎時(shí)，可采用瑪麗散固化方法或其他固化方法予以加固，使頂板固化，以防冒頂發(fā)生。當(dāng)工作面煤壁出現(xiàn)較大塊度的片幫，且煤壁自身具有一定的穩(wěn)定性時(shí)，可采用降低采煤機(jī)的截割深度和木錨桿（或樹脂錨桿）錨固煤壁這兩種方法進(jìn)行處理。

4.5 改進(jìn)工作面回采工藝和設(shè)備操作技術(shù)

盡量使工作面與煤層的主節(jié)理方向垂直或斜交，避免煤壁片幫。采用先拉架后推刮板輸送機(jī)的方法，使支架頂梁頂住工作面煤壁，禁止工作面留頂煤，支架必須接頂。當(dāng)工作面出現(xiàn)局部片幫和大采高支架歪倒、鉆底和咬架等現(xiàn)象時(shí)，要及時(shí)對(duì)支架進(jìn)行調(diào)整。

5 結(jié)束語

針對(duì)3302工作面的片幫形式，分析煤壁片幫的機(jī)理，其分別為重力滑落式片幫、壓剪式片幫、橫拱形片幫。

重力滑落式片幫主要發(fā)生在破碎區(qū)內(nèi)，片幫深度不大，但發(fā)生頻率較高，主要是由于煤壁直立高度大、煤體強(qiáng)度低造成的。壓剪式片幫多發(fā)生工作面來壓期間，片幫深度大，易造成頂板冒落事故。橫拱形片幫主要是由于煤體塑性膨脹和頂?shù)装逡平鼣D壓造成的，在工作面發(fā)生較少，多發(fā)生于巷道內(nèi)。

在工作面的推進(jìn)過程中，上覆巖層會(huì)發(fā)生周期性破斷，形成關(guān)鍵塊B，以破斷巖塊B回轉(zhuǎn)對(duì)煤壁造成嚴(yán)重破壞。

參考文獻(xiàn)

[1]賈俊峰.煤巷片幫類型及錨固機(jī)理研究[J].太原理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2005（01）.

[2]錢鳴高，繆協(xié)興.巖層控制中得關(guān)鍵層理論研究[J].煤炭學(xué)報(bào)，1996，21（3）：225-230.

[3]邱以清，張波.大采高采煤煤壁片幫的影響因素及防治[J].科技風(fēng)，2011（18）.

〔編輯：白潔〕

摘 要：大采高采煤因其特有優(yōu)勢(shì)被國內(nèi)外廣泛采用，煤壁的穩(wěn)定性對(duì)大采高支架性能的發(fā)揮也有很大的影響。大采高工作面煤壁片幫較為嚴(yán)重，影響了工作面的正常生產(chǎn)，制約了大采高工作面效率的發(fā)揮，嚴(yán)重的煤壁片幫導(dǎo)致空頂面積增大，加之地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育，頂板極易產(chǎn)生漏冒。同時(shí)，由于空頂面積增大，頂板壓力向支架上方轉(zhuǎn)移，支架受力不均衡，易產(chǎn)生咬架、翹頂、倒架等現(xiàn)象。因此，有必要對(duì)趙莊煤礦大采高工作面的煤壁片幫機(jī)理和其防治技術(shù)進(jìn)行研究，以減少煤壁片幫的發(fā)生，維護(hù)大采高工作面的正常生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：大采高；上覆巖層；片幫；關(guān)鍵塊

中圖分類號(hào)：TD325 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）06-0002-02

1 工程概況

趙莊煤礦為晉煤集團(tuán)新建的特大型礦井，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力6×106 t/a，主采3號(hào)煤層。井田內(nèi)，3號(hào)煤層賦存穩(wěn)定，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，煤質(zhì)松軟，厚度一般為3.5～6.2 m，平均厚度為5.5 m。煤層傾角為1°～15°，平均為8°，埋藏深度為463.9～633.9 m，平均深度為500 m，工作面采用大采高綜采。

由于3號(hào)煤層采高大、煤質(zhì)松軟，斷層、裂隙、節(jié)理、褶曲等地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育（比如3305工作面，揭露斷層有28條之多，斜穿過工作面斷層就有2條），且埋藏較深，這使得3號(hào)煤層開采難度極大，工作面在回采期間壓力大，導(dǎo)致直接頂破碎嚴(yán)重，工作面片幫、巷道變形破壞嚴(yán)重，頂板臺(tái)階下沉等礦壓現(xiàn)象明顯。

2 大采高工作面煤壁片幫機(jī)理分析

當(dāng)工作面前方煤壁的塑性區(qū)煤體受到割煤、移架等外力影響時(shí)，煤壁會(huì)發(fā)生片幫現(xiàn)象。3302工作面煤壁片幫主要形式有重力滑落式片幫、壓剪式片幫和橫拱形片幫。

2.1 重力滑落式片幫分析

重力滑落式片幫主要發(fā)生在破碎區(qū)，破碎區(qū)煤體較為松散、破碎，內(nèi)聚力極低，承載能力差，自穩(wěn)性差，極易在重力作用下滑動(dòng)、垮落，直至形成散體介質(zhì)式的自然安息狀態(tài)，就會(huì)造成重力滑落式片幫，如圖1所示。運(yùn)用散體介質(zhì)力學(xué)理論分析，安息角α就等于煤體的內(nèi)摩擦角φ，片幫最大深度為：

C=h1cotφ. （1）

公式（1）中：C——片幫最大深度；

h1——片幫高度；

φ——煤體內(nèi)摩擦角。

其中，片幫深度（C）不大于煤壁破碎區(qū)寬度，因此，重力滑落式片幫最大深度為煤壁破碎區(qū)寬度。

2.2 壓剪式片幫分析

壓剪式片幫多發(fā)生在頂板來壓期間，在較高支承壓力的作用下，煤壁塑性區(qū)發(fā)生剪切式破壞，沿破裂面滑動(dòng)，造成壓剪式片幫，如圖2所示。

2.3 橫拱形片幫分析

當(dāng)煤壁被揭露后，煤壁前方煤體由彈性狀態(tài)變?yōu)樗苄誀顟B(tài)時(shí)體積膨脹，從而產(chǎn)生鼓出變形。如果此時(shí)在支承壓力作用下頂?shù)装逡平鼣D壓煤體，煤壁被擠出，即形成橫拱形片幫，如圖3所示。

3 覆巖回轉(zhuǎn)對(duì)煤壁的影響

在采動(dòng)覆巖中，起主要承載作用的巖層為關(guān)鍵層。因此，關(guān)鍵層一般為較厚的堅(jiān)硬巖層，堅(jiān)硬的關(guān)鍵塊對(duì)煤壁邊緣的破壞十分嚴(yán)重。關(guān)鍵塊B發(fā)生回轉(zhuǎn)，采空區(qū)一端觸矸，并壓實(shí)冒落矸石，另一端壓縮煤壁變形，直至達(dá)到新的力學(xué)平衡，如圖4關(guān)鍵塊B回轉(zhuǎn)后的受力模型。

從圖中可以看出，關(guān)鍵塊B在上覆載荷Q、煤柱支承力T1、采空區(qū)支承力T2、巖塊C支承力T3、巖塊A支承力T4作用下達(dá)到平衡狀態(tài)，其中α為回轉(zhuǎn)角。

4 煤壁片幫的防治措施

4.1 采用二級(jí)護(hù)幫板護(hù)幫

ZY12000/28/62D液壓支架一級(jí)護(hù)幫板支護(hù)強(qiáng)度為0.153 MPa，二級(jí)護(hù)幫板支護(hù)強(qiáng)度為0.147 MPa，護(hù)幫板支護(hù)強(qiáng)度平均取0.15 MPa，M取5.5 m，φ取35°26′，C取2.05 MPa，煤層的賦存深度H取500 m，γ取25 kN/m3，應(yīng)力集中系數(shù)K取2.02～2.41，計(jì)算得工作面前方煤壁的塑性區(qū)寬度x0為0.97～1.13 m（無護(hù)幫板時(shí)塑性區(qū)寬度x0為0.98～1.14 m）。由此可見，護(hù)幫板對(duì)煤壁破碎區(qū)范圍影響較小，其主要作用是抑制壁破碎區(qū)煤體的垮落。

4.2 加強(qiáng)支架初撐力管理

按時(shí)檢測液壓支架供液管路和密封膠圈，以保證泵站能夠提供支架足夠的初撐力。安設(shè)大采高液壓支架初撐力保持閥，加強(qiáng)對(duì)支架初撐力的管理，使液壓支架實(shí)際初撐力達(dá)到設(shè)計(jì)初撐力，保證支架不漏液、不竄液、不自動(dòng)卸載，支架升起后頂梁要升平、升緊。

4.3 及時(shí)支護(hù)

及時(shí)支護(hù)，提高液壓支架的初撐力，減小工作面端面的應(yīng)力集中。拉架工必須堅(jiān)持超前拉架并打出護(hù)幫板，要求追機(jī)拉架，拉架滯后機(jī)組上滾筒3個(gè)架。移架要做到少降、快拉、快升，保證及時(shí)支護(hù)頂板。

4.4 提高圍巖強(qiáng)度

由于趙莊煤礦3302工作面地質(zhì)條件極其復(fù)雜，特別是當(dāng)通過斷層、煤巖破碎帶或基本頂來壓時(shí)，要及時(shí)加固煤壁和頂板，以提高“支架—煤壁—直接頂”的整體強(qiáng)度。當(dāng)頂板比較破碎時(shí)，可采用瑪麗散固化方法或其他固化方法予以加固，使頂板固化，以防冒頂發(fā)生。當(dāng)工作面煤壁出現(xiàn)較大塊度的片幫，且煤壁自身具有一定的穩(wěn)定性時(shí)，可采用降低采煤機(jī)的截割深度和木錨桿（或樹脂錨桿）錨固煤壁這兩種方法進(jìn)行處理。

4.5 改進(jìn)工作面回采工藝和設(shè)備操作技術(shù)

盡量使工作面與煤層的主節(jié)理方向垂直或斜交，避免煤壁片幫。采用先拉架后推刮板輸送機(jī)的方法，使支架頂梁頂住工作面煤壁，禁止工作面留頂煤，支架必須接頂。當(dāng)工作面出現(xiàn)局部片幫和大采高支架歪倒、鉆底和咬架等現(xiàn)象時(shí)，要及時(shí)對(duì)支架進(jìn)行調(diào)整。

5 結(jié)束語

針對(duì)3302工作面的片幫形式，分析煤壁片幫的機(jī)理，其分別為重力滑落式片幫、壓剪式片幫、橫拱形片幫。

重力滑落式片幫主要發(fā)生在破碎區(qū)內(nèi)，片幫深度不大，但發(fā)生頻率較高，主要是由于煤壁直立高度大、煤體強(qiáng)度低造成的。壓剪式片幫多發(fā)生工作面來壓期間，片幫深度大，易造成頂板冒落事故。橫拱形片幫主要是由于煤體塑性膨脹和頂?shù)装逡平鼣D壓造成的，在工作面發(fā)生較少，多發(fā)生于巷道內(nèi)。

在工作面的推進(jìn)過程中，上覆巖層會(huì)發(fā)生周期性破斷，形成關(guān)鍵塊B，以破斷巖塊B回轉(zhuǎn)對(duì)煤壁造成嚴(yán)重破壞。

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〔編輯：白潔〕