大采高综采工作面煤壁片帮机理与防治

张付尚+孙清祥

摘 要：大采高综采技术是厚煤层高采出率开采技术的重要发展方向，大采高综采具有回收率高、单产高、安全性好、生产能力大、巷道布置简单、工序简单、巷道掘进量和维护量小等优点，但是对于大采高综采工作面来说煤壁片帮问题是制约大采高综采面安全高效开采的主要因素，本文首先阐述大采高综采工作面煤壁片帮机理和影响因素，重点论述大采高综采工作面煤壁片帮的防治措施。

关键词：大采高；片帮；产生机理；预防措施

中图分类号：TD323 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）15-0113-01

大采高综采技术应用非常广泛，以其回收率高、安全性好、生产能力大等优点取得了可观的经济和社会效益，被认为是我国厚煤层安全高效开采的主要采煤方法之一。但是现场实测、理论计算、数值模拟均表明：随着采高的增加，煤壁片帮更加容易发生。大采高综采工作面越来越加剧的矿压非常容易导致煤壁片帮的情况出现，煤壁片帮会垮落端面顶板，进而影响到工作的顺利开展与生产安全性。怎样对煤壁片帮进行有效地控制，这是大采高综采工作面实现开采安全、高效且实现理想经济效益的根本所在，因此分析大采高综采工作面煤壁片帮的机理和防治问题显得非常有意义。

1 大采高综采工作面煤壁片帮机理和影响因素

1.1 煤壁片帮的机理

因为显现矿山压力，所以导致煤壁片帮的情况出现。没有遭受开挖的煤体处在原岩应力的现状，这种情况下的煤体处在三向应力的现状而较为稳定，在开采煤体之后破坏了其应力平衡状态，逐步地降低了水平应力，这样单向应力或者是二向应力的现状出现在煤体周围。因为大采高综采工作面是高煤壁，所以迅速增加煤壁支承压力的影响下，煤壁的新节理出现，大部分的煤体处在破碎的现状，其承载性能非常小。

1.2 煤壁片帮的影响要素

一是采高。煤壁片帮的一个显著影响要素是采高。事实上，工作面采高在增加的情况下，也增加了工作面的顶板压力，以及增大了煤壁前面支承应力的集中性，进而导致煤壁冒顶与片帮的风险。

二是煤层层理弱面和节理裂隙。工作面前方煤体的构造比较特殊，在裂隙组比较少的情况下有着显著的各向异性，在裂隙组比较多的情况下能够向近似各向同性转化，然而，这种情况下大大地降低了煤体强度。

三是推进工作面的方向。推进工作面的方向会进一步地影响到煤壁片帮，针对推进长壁、仰斜、俯斜工作面来讲，在一样的条件下，开采仰斜具备最大的片帮深度，其次是长壁走向，而最小的是俯斜开采。

四是停采时间。纵观得到的综采面矿压结果能够明确的是，停采时间愈长，顶板越容易下沉，也愈加破坏端面区直接顶和煤壁。并且，节理面并非绝对平整，两面是比较小的相对位移量情况下，凹凸不平位置的互相影响增加了两节理间的摩擦力，在两面是比较大的位移量的情况下，此作用丧失，体现为顺着节理的大位移，从而导致严重片帮问题。

2 大采高综采工作面煤壁片帮的防治措施

2.1 将防片帮板加在顶端

在机组割煤之前，事先采煤机1架——2架才收起护帮板，确保护帮板一直支撑工作面煤壁。而借助护帮板能够实现煤壁侧向制约力的增加，对煤壁水平位移进行控制，在水平位移出现在塑性区煤体的情况下，会遭受护帮板的控制，如此一来降低了煤壁片帮的程度。

2.2 煤壁的加固

一是化学加固法。针对容易出现片帮冒顶的区域借助马丽散来超前加固煤壁，从而实现煤体整体性和破碎煤壁稳定性的提升，避免出现片帮的现象。先是根据施工的需要将钻孔布置在煤壁上，再将封孔器与注射器安装在钻孔上，借助风动注浆泵对马丽散固化剂进行注射。在完成施工之后超前加固煤体。

二是锚杆加固法。在煤壁的片落块状较大的情况下，煤体的自稳性能较好，能够借助玻璃钢锚杆，以及跟树脂与药卷相配合，从而实现对煤壁的加固，以强化煤壁的整体性能。对于锚杆来讲，能够体现抗剪的功能，从而避免煤体顺着裂隙滑移。

2.3 加速推进工作面

倘若推进工作面的速度慢，那么长时间暴露煤壁的情况下会加重煤壁片帮。推进工作面速度的加快，能够降低作用于煤体的支承压力、能够实现超前支承压力制约范围的减小、能够减小煤壁的损伤，进而能够使煤壁片帮的现象减少。掘进速度的加快能够使所有循环的总顶板下沉量减少，从而对煤壁的片帮进行有效地控制。在停产维修工作面的情况下，应当尽可能在顶板好、采高低、煤层薄的区域开展，且借助单体柱进行支护，从而避免扩大片帮与导致冒顶。

2.4 实时地进行支护

滞后于采煤機组1架—2架，迅速地移架支护顶板，实时地将防帮板打出，且将二级护帮板展开。移架的过程中确保拉升、快拉、少降，以及确保顶板的实时性支护。实时地进行支护能够有效地防止煤壁片帮的情况。并且，应当对漏液或者是损坏的密封圈、管路进行更换，以及注重培训员工，让员工提升业务能力。实时地开展支护能够对顶板的下沉与离层进行及时地控制，从而对煤壁片帮体现减缓的作用。

3 结语

综上所述，实现大采高综采工作面煤壁片帮的有效控制是确保煤矿开采高效、安全的关键。为此，针对影响煤壁片帮的一系列要素，可以将防片帮板加在顶端、实现煤壁的加固、加速推进工作面、实时地进行支护等，借助这一系列措施的实施能够减轻或者是防止出现煤壁片帮的情况。

参考文献

[1]弓培林.大采高采场围岩控制理论及应用研究[M].北京：煤炭工业出版社，2006：4-6.

[2]史元伟.采煤工作面围岩控制原理和技术[M].北京：中国矿业大学出版社，2013：3-30.endprint