大采高綜采工作面片幫機理及控制技術

徐小紅

摘要：在持續延伸的采煤深度與提升采掘機械化的影響下，煤壁片幫就越容易出現，這不利于大采高綜采工作面的順利生產。為此，本文分析了大采高綜采工作面煤壁片幫的機理、制約要素，以及預防策略。

關鍵詞：大采高；綜采；煤壁片幫

伴隨著持續推進的工作面，采煤產量越來越高，這迅速地提升了采煤儲量。大采高綜采工作面指的是對3.5米以上采煤厚度的煤層實施的開采，相比較于分層開采，大采高綜采的優勢非常顯著，其特點是產量高、生產能力大、安全性高、回收率高，當今在煤礦生產中越來越普遍地應用大采高綜采。

1大采高綜采工作面煤壁片幫的機理分析

由于受到礦山壓力的制約，片幫指的是采煤工作面發生塌落的現象。煤層工作面的采高越大或者是煤層的節理越發達，煤壁片幫的現象就越容易發生。因為大采高綜采工作面有著較高的煤壁，這增加了煤壁的支承壓力制約，進而導致新的節理形成于煤體中。可是，由于絕大多數都是破碎的煤體，這造成十分小的承載能力，因此承載的能力不具備，在老頂形成周期性來壓的情況下，在節理最為發育的地方，煤壁受到破壞，支持壓力達到一定的值后，會越來越加重煤體的破壞性，從而形成煤壁片幫的情況。

2大采高綜采工作面煤壁片幫的制約要素

（1）煤體的物理性狀。在較小硬度煤體的情況下，煤體缺少相應的整體性、強度、穩定性，基于礦山壓力與外力擾動的影響，片幫的情況會比較容易出現；在頂底板圍巖條件破碎與軟弱的情況下，比較容易導致不實的接頂與支架的鉆底，這種情況下，支架的狀態是弱支撐的，如果難以實時地支護頂板與煤壁，那么就會使煤體的片幫出現；在較高程度的煤體節理裂隙發育的情況下，往往會由于采動的制約而導致易碎松散的煤體形成，這個時候基于垂直應力的影響下，煤體表面的位移會出現。

（2）采場的支護狀態。開采的實踐與理論分析表明，在增大的采場支護強度的影響下，煤壁片幫會越來越少。然而，在工作實際中，采場支架的狀態常常是處在弱支撐的，特別是大都存在比較低的支架初撐力，如此支架難以主動地支護頂板，煤體直接承擔著非常大的頂板壓力，而倘若煤體承受不了頂板壓力，那么片幫的情況會出現。除此之外，在移架過慢的情況下，導致支架與采煤機對不協調，如果難以實時地支護空頂范圍的煤體，那么煤壁片幫的程度會越來越嚴重。

（3）頂板來壓的制約。在持續推進的工作面影響之下，周期性的垮落（初次垮落）情況會形成于煤層上面的老頂，這種情況下，回轉失穩的情況會形成于斷裂的巖體，從而導致頂板發生斷裂、變形、彎曲、下沉的情況。并且，基于礦山壓力的制約，塑性區域的煤體會加速破壞工作面煤壁的煤體，進而使它的抗剪性與強度降低，這種情況下，這個區域的煤體狀態有著比較差的穩定性，如果不能夠實時地維護，那么就會使煤壁片幫的情況出現。

（4）回采的速度與采高。開采理論指出，在不斷增加的工作面采高影響之下，也會相應地增加超前支承應力的集中程度，進而導致片幫的形成，并且非線性增加的情況也會伴隨出現。而工作面回采速度的提升有利于預防以及減少片幫的現象，這是因為在不斷提升的回采速度影響之下，頂板的下沉量與下沉速度都比較小，進而導致比較輕的煤壁煤體壓縮破壞性，并且減少了節理面咬合性降低程度，因此片幫的預防需要使回采的速度提升。

3大采高綜采工作面煤壁片幫的預防策略

（1）對支架工的操作進行嚴格地要求。在場地的生產管理與技術培訓當中，支架工務必結合相應的要求進行規范性的操作，保障支架支撐阻力。在提升支架的情況下，應當保障足夠的時間使支架初撐力實現需要。并且，保障支架支撐狀態的理想化。支架工在進行操作的時候應當保障頂板平面接觸支架，避免頂板跟支架的線接觸或者是點接觸。有效支撐的支架可以使煤壁的壓力降低，最終使煤壁片幫的情況大大地減少。

（2）支架護幫板的有效應用。對新暴露的頂板進行實時地支護，可以使煤壁承受的壓力減小，進而使煤壁片幫縮小。在移架支護借助護幫板對煤壁進行保護可以將一種新型的層向力增加在煤壁，如此煤壁的狀態保持三向應力，從而使煤壁的抗壓性提升。在進行開采的時候務必跟機移架，在煤壁壓力較大的情況下，割煤的過程中應當專門的工作者超前采煤機前滾筒一個支架對護幫板進行回收，在進行割煤之后迅速地將護幫板伸出，從而實施護幫。

（3）實時地進行調架。絕大部分煤礦工作面在應用大采高支架的時候，因為作業人員操作的不規范，導致頂板跟頂梁難以平整地接觸，頂板線出現遷移，進而導致煤壁前方增加支撐壓力，這樣煤壁片幫的現象會越來越嚴重。為了保證回采空間頂板狀態的良好，在每一次的移架之后借助千斤頂對平衡性進行調整，保證頂板與頂梁良好地接觸，進而使煤壁片幫的情況減少。并且，對支架設備進行調整的情況下，科學地調整支架也可以有效地防止煤壁片幫的現象發生。

（4）注重管理生產技術。對工作范圍的地質結構現狀進行系統地了解；重視跟上一個工作面采空區間的位置關系；在頂板來壓強度與規律以及煤層結構與硬度上，需要作業人員不斷地學習，進而有助于在平時規范性地管理頂板。在開采的時候，強化管理工作面的生產技術，以使推進工作面的速度提升，盡可能地使暴露煤壁的時間縮短。倘若在進行開采的時候，片幫出現在靠著頂板的煤層，那么務必果斷地實施有效的策略支護片幫之后暴露的頂板，防止冒頂現象的出現。

4結束語

總之，實現大采高綜采工作面高產的關鍵是預防煤壁片幫。在回采大采高綜采工作面的情況下，實施有效的片幫預防策略，可以保障回采工作面的正常、迅速，從而促進煤炭工業發展的和諧、安全、健康。

（作者單位：淮南礦業集團張集煤礦調度一所）