大采高綜采工作面煤壁片幫機理與防治

張付尚+孫清祥

摘 要：大采高綜采技術是厚煤層高采出率開采技術的重要發展方向，大采高綜采具有回收率高、單產高、安全性好、生產能力大、巷道布置簡單、工序簡單、巷道掘進量和維護量小等優點，但是對于大采高綜采工作面來說煤壁片幫問題是制約大采高綜采面安全高效開采的主要因素，本文首先闡述大采高綜采工作面煤壁片幫機理和影響因素，重點論述大采高綜采工作面煤壁片幫的防治措施。

關鍵詞：大采高；片幫；產生機理；預防措施

中圖分類號：TD323 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）15-0113-01

大采高綜采技術應用非常廣泛，以其回收率高、安全性好、生產能力大等優點取得了可觀的經濟和社會效益，被認為是我國厚煤層安全高效開采的主要采煤方法之一。但是現場實測、理論計算、數值模擬均表明：隨著采高的增加，煤壁片幫更加容易發生。大采高綜采工作面越來越加劇的礦壓非常容易導致煤壁片幫的情況出現，煤壁片幫會垮落端面頂板，進而影響到工作的順利開展與生產安全性。怎樣對煤壁片幫進行有效地控制，這是大采高綜采工作面實現開采安全、高效且實現理想經濟效益的根本所在，因此分析大采高綜采工作面煤壁片幫的機理和防治問題顯得非常有意義。

1 大采高綜采工作面煤壁片幫機理和影響因素

1.1 煤壁片幫的機理

因為顯現礦山壓力，所以導致煤壁片幫的情況出現。沒有遭受開挖的煤體處在原巖應力的現狀，這種情況下的煤體處在三向應力的現狀而較為穩定，在開采煤體之后破壞了其應力平衡狀態，逐步地降低了水平應力，這樣單向應力或者是二向應力的現狀出現在煤體周圍。因為大采高綜采工作面是高煤壁，所以迅速增加煤壁支承壓力的影響下，煤壁的新節理出現，大部分的煤體處在破碎的現狀，其承載性能非常小。

1.2 煤壁片幫的影響要素

一是采高。煤壁片幫的一個顯著影響要素是采高。事實上，工作面采高在增加的情況下，也增加了工作面的頂板壓力，以及增大了煤壁前面支承應力的集中性，進而導致煤壁冒頂與片幫的風險。

二是煤層層理弱面和節理裂隙。工作面前方煤體的構造比較特殊，在裂隙組比較少的情況下有著顯著的各向異性，在裂隙組比較多的情況下能夠向近似各向同性轉化，然而，這種情況下大大地降低了煤體強度。

三是推進工作面的方向。推進工作面的方向會進一步地影響到煤壁片幫，針對推進長壁、仰斜、俯斜工作面來講，在一樣的條件下，開采仰斜具備最大的片幫深度，其次是長壁走向，而最小的是俯斜開采。

四是停采時間。縱觀得到的綜采面礦壓結果能夠明確的是，停采時間愈長，頂板越容易下沉，也愈加破壞端面區直接頂和煤壁。并且，節理面并非絕對平整，兩面是比較小的相對位移量情況下，凹凸不平位置的互相影響增加了兩節理間的摩擦力，在兩面是比較大的位移量的情況下，此作用喪失，體現為順著節理的大位移，從而導致嚴重片幫問題。

2 大采高綜采工作面煤壁片幫的防治措施

2.1 將防片幫板加在頂端

在機組割煤之前，事先采煤機1架——2架才收起護幫板，確保護幫板一直支撐工作面煤壁。而借助護幫板能夠實現煤壁側向制約力的增加，對煤壁水平位移進行控制，在水平位移出現在塑性區煤體的情況下，會遭受護幫板的控制，如此一來降低了煤壁片幫的程度。

2.2 煤壁的加固

一是化學加固法。針對容易出現片幫冒頂的區域借助馬麗散來超前加固煤壁，從而實現煤體整體性和破碎煤壁穩定性的提升，避免出現片幫的現象。先是根據施工的需要將鉆孔布置在煤壁上，再將封孔器與注射器安裝在鉆孔上，借助風動注漿泵對馬麗散固化劑進行注射。在完成施工之后超前加固煤體。

二是錨桿加固法。在煤壁的片落塊狀較大的情況下，煤體的自穩性能較好，能夠借助玻璃鋼錨桿，以及跟樹脂與藥卷相配合，從而實現對煤壁的加固，以強化煤壁的整體性能。對于錨桿來講，能夠體現抗剪的功能，從而避免煤體順著裂隙滑移。

2.3 加速推進工作面

倘若推進工作面的速度慢，那么長時間暴露煤壁的情況下會加重煤壁片幫。推進工作面速度的加快，能夠降低作用于煤體的支承壓力、能夠實現超前支承壓力制約范圍的減小、能夠減小煤壁的損傷，進而能夠使煤壁片幫的現象減少。掘進速度的加快能夠使所有循環的總頂板下沉量減少，從而對煤壁的片幫進行有效地控制。在停產維修工作面的情況下，應當盡可能在頂板好、采高低、煤層薄的區域開展，且借助單體柱進行支護，從而避免擴大片幫與導致冒頂。

2.4 實時地進行支護

滯后于采煤機組1架—2架，迅速地移架支護頂板，實時地將防幫板打出，且將二級護幫板展開。移架的過程中確保拉升、快拉、少降，以及確保頂板的實時性支護。實時地進行支護能夠有效地防止煤壁片幫的情況。并且，應當對漏液或者是損壞的密封圈、管路進行更換，以及注重培訓員工，讓員工提升業務能力。實時地開展支護能夠對頂板的下沉與離層進行及時地控制，從而對煤壁片幫體現減緩的作用。

3 結語

綜上所述，實現大采高綜采工作面煤壁片幫的有效控制是確保煤礦開采高效、安全的關鍵。為此，針對影響煤壁片幫的一系列要素，可以將防片幫板加在頂端、實現煤壁的加固、加速推進工作面、實時地進行支護等，借助這一系列措施的實施能夠減輕或者是防止出現煤壁片幫的情況。

參考文獻

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