综采工作面煤壁片帮机理分析及预防

摘 要：基于持续增加工作采高与长度的影响下，工作面煤壁超前支承压力的波及范围与应力峰值也日益增大，综采工作面煤壁越来越容易出现严重的冒顶与片帮的情况，煤壁的片帮会导致断面漏冒现象的出现，这不利于工作面生产高效性与安全性的提升。为此，本文分析了综采工作面煤壁片帮的机理、形成原因以及预防措施。

关键词：综采；煤壁片帮；机理

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.06.059

0 引言

随着持续发展的社会经济，国内持续提升了需求的煤炭量。而我国拥有丰富储量的煤炭，因而国内的煤矿开采也得以进步和发展，不但增加了采掘量，而且也提升了采掘的机械化水平。可是，在普遍地应用综采机械化工艺技术的影响之下，越来越增加煤壁片帮的情况，这不利于煤矿采掘工作的顺利开展。

1 综采工作面煤壁片帮的机理、形成原因

1.1 地质方面的机理和形成原因

地质状况的不同会由不同程度上制约到煤体的内部发育。软煤的结构较为松散，以及面临不少细微裂隙，为此其抗压性能弱，比较容易出现变形破碎的情况。而硬煤有着比较密实的结构，细微裂隙通常较少。随着采动应力场的影响，侧向制约力较难影响到煤块密度，而其中的裂隙会影响到硬煤的变形破碎。

1.2 基本顶的压力方面的机理和形成原因

在应用综采机械化采煤技術的时候，工作面厚度大和强度高，当工作面来压发生的情况下，基本顶的移动会导致直接顶压缩破坏与剪切破坏，这导致一些支承压力被煤壁转移。在工作面来压比较大的情况之下，围岩裂隙发育的情况会形成，这对顶板岩体的可靠性形成影响作用。倘若矿山承受比较大的压力，那么采高支架之前会发育煤壁裂隙，从而导致机道冒顶与片帮的情况。

1.3 推进工作面速度方面的机理和形成原因

压碎煤壁的情况下，残余应力会导致其发生塑性变形的情况，并且煤壁的蠕变会形成。如果太慢地推进，那么煤壁受到的应力制约时间会较长，这会逐渐增多下沉的顶板梁，从而加重煤壁之前的塑性变形现象，最终导致煤壁发育裂隙。在煤体强度丧失的条件下，工作面的片帮就会发生。

1.4 推进工作面方向方面的机理和形成原因

在推进全部采掘俯斜的时候，工作面的基本顶岩梁重力分力会倾斜于煤壁的方向，在此过程当中，直接顶之下靠近煤壁的煤体会受到不间断地挤压，从而容易导致煤壁冒顶与片帮的情况。

2 综采工作面煤壁片帮的预防措施

2.1 探究煤矿的地质结构特点，先加固处理地质构造点的煤壁

对于煤矿地质构造点而言，其非常容易发育裂隙与节理，进而导致煤壁片帮。鉴于此，先是加固处理构造点的煤壁，通常应用的加固煤壁手段涵盖两种，即化学加固与锚杆加固。一是锚杆加固。因为煤体有着相应的可靠性，这种情况下通过玻璃锚杆与树脂药卷加固煤壁，可以实现煤体中摩擦力的加强，从而大大地强化煤壁的整体性，最终使加固煤壁的目的实现。并且，因为锚杆有着非常强的抗剪力特性，这会阻滞煤体裂隙移动。二是化学加固。如果煤体面临地质结构破坏严重、发育节理裂隙、顶板压力大、煤壁松软等问题，就能够通过化学加固的方式来加固煤壁。通常在加固煤壁中应用马丽散。其实际过程是：先结合施工的需要将钻孔打在煤壁上，再将封孔器与注射器安装在钻孔上，然后结合风动注浆泵注入马丽散，在全部注入之后的大概十分钟，就可以实现理想的固化煤壁的成效。

2.2 及时地支护顶板和支架护帮板

对于刚暴露顶板，务必实时地加以支护，防止不及时支护导致的煤壁片帮和承压太大的情况。在移架的全过程当中，应在移架后实时地通过护帮板对煤壁实施加固，在对煤壁侧向力增加的基础上使煤壁处在三向应力的现状中，进而提高煤壁的综合抗压性能。如果在采矿过程中面临移架滞后于采煤机的运转的现状，那么应对煤机的采掘速度进行调整，在需要的时候能够停机，保障实时地支护刚暴露的顶板，然后启动采煤机进行采掘工作。

2.3 控制推进工作面的速度，保障支护速度跟采掘的速度相适应

在采掘的整个过程中，应有效地控制推进工作面的速度，防止推进速度太慢或太快而增加煤壁的损伤、扩大超前支承压力的影响范围、煤体长时间受到支承压力的影响等问题出现。在采掘的全过程当中，根据适宜的速度开展，这样还可以实现全部循环顶板下沉量的减少，从而使煤壁片帮的发生概率减小。

2.4 支架工操作标准化，从而实现支架支撑力作用的发挥

对于支架工来讲，需要进行生产管理教育以及技术规范的培训，进而保障支架工操作的标准化，奠定支架支撑效果的良好基础。根据支架的标准化操作而言，应当明确下面的一些问题：一是保障支架具备充足的升架时间，进而确保支架初撑力实现煤壁的支撑需要。二是在工作过程中应对支架的现状进行密切关注，保障其支护的顺利进行。在该过程当中，支架工应保障顶板跟支架的接触是平面，以及使顶板的点性接触与线性接触都跟一定的标准相符合。

3 结语

综上所述，综合机械化装备水平及开采水平的提高，大采高及放顶煤开采技术的推广，使得综合机械化大采高和放顶煤技术已成为我国厚煤层开采的主要发展方向。随着工作面长度和采高的不断增加，工作面煤壁超前支承压力的应力峰值及影响范围也越来越大，工作面煤壁片帮及冒顶事故也愈加严重，而煤壁片帮极易引发端面漏冒事故，严重制约了工作面的安全高效生产对于综采工作面的煤壁片帮问题，需要先加固处理地质构造点的煤壁、及时地支护顶板和支架护帮板、控制推进工作面的速度，以及确保支架工操作的标准化。只有如此，才可以实现理想的预防效果。

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作者简介：张大超（1985-），男，山东济宁人，本科，助理工程师，从事采矿技术管理工作。