大采高综采面煤壁片帮控制技术分析

贾晓峰

(山西省煤炭建设监理有限公司，山西 太原 030012)

引 言

随着我国社会经济的高速发展，针对煤炭能源的需求量也在不断增加。在这种背景下，各大煤矿企业纷纷采用先进采煤技术和相关设备，有效提高了采煤工作效率和质量。其中大采高综采就是应用非常广泛同时实用效果良好的一种方法。需要注意的是，在实施大采高综采的过程中，很容易形成煤壁片帮，一般情况下煤壁片帮的发生率会随着煤层开采高度的增加而变大；一旦出现煤壁片帮，就会严重影响到采煤工作的正常开展，给正常的生产运输造成极大障碍。因此，在进行大采高综采的过程中，要注意避免出现煤壁片帮。在进行大采高综采的过程中，随着煤层开采高度的增加，发生煤壁片帮的机率也会相应变大。由于煤壁片帮对于大采高工作会产生直接的影响，导致正常的生产、运输难以有效开展。另一方面，煤壁片帮的出现还会对采煤过程中的顶板产生不良作用，具体表现为促使工作面顶板裂隙的进一步发育，这将导致支架出现受力不均；如果这种情况无法得到有效控制或者纠正，矿井内支架就容易受到严重损坏，当其达到某一程度，就会导致顶板发生崩塌，这无疑将直接威胁到工作人员的生命安全。基于此，需要针对大采高条件下综采工作面产生煤壁片帮的原因进行分析，在此基础上得出预防或者控制煤壁片帮的对应措施和方法，维护正常的生产秩序以及工作人员的生命安全。

1 影响大采高综采工作面煤壁片帮出现的主要因素分析

1.1 采高的影响

大采高综采作业过程中工作面的采高对于煤壁片帮的产生具有直接影响。根据相关资料以及大采高综采的实践经验，当大采高综采工作面开采高度增加，工作面顶板所承受的压力出现增大，同时还会导致前方煤壁承受的压力也会随之增加。这种力度的变化导致工作面内部压力出现失衡，使得煤壁片帮的发生率出现大幅上升。基于煤炭自身的特性，在一定范围内煤炭从总体上处于极限平衡状态，但是在大采高综采过程中，煤壁前方要承受强大的支撑压力，这一变化导致煤层原有的力度平衡被打破，进而引发煤壁片帮的发生[1]。

1.2 煤层节理发育的影响

在实施大采高综采过程中，工作面前部的煤层具有一定特殊性。具体来讲，工作面前部的煤体存在明显的不连续性，同时也具有一定的转化性。这种特点使得工作面前端的煤层如果其自身裂隙较少，就会具有明显的各向的差异性。如果煤层存在较多裂隙，就会表现为相同的方向，这一特点使得煤层的强度明显下降。因此，当煤层受到破坏，其整体性也就很容易被破坏掉，继而产生煤壁片帮。

1.3 工作面推移速度的影响

在实际采煤过程中，工作面推进的速度也是影响煤壁片帮产生的原因之一。一般来说，工作面推移速度过快，产生煤壁片帮的机率就会下降；如果工作面推移速度较慢，出现煤壁片帮的可能性就会上升。之所以会出现这种情况，在于当工作面推移速度加快，就会降低对支撑区域的力度影响，也可以避免对煤体产生长时间的压力作用，这种变化将有助于避免煤壁片帮的发生。

1.4 停采时间的影响

根据已有的开采数据以及相关的研究成果，矿井内部工作面顶板发生下沉的机率与工作面停止前进的时间存在一定关系，具体来讲，如果矿井内部工作面停止推进的时间越长，那么对应顶部发生下沉的机率也会随之上升。此外，煤层内部一般不会呈现出绝对的平整，因此当其受到外力作用，对应部位就会发生凹凸之间的融合，这个过程将导致煤体之间的摩擦增加；如果出现足够大的位移，对于相应部位煤体的约束也会消失，进而导致煤壁出现大幅下沉，部分情况下还会出现严重的煤壁片帮。

1.5 支架支撑力不足

在矿井内部进行大采高综采的时候，工作面上部的压力主要由前部的煤壁以及支架承担，因此，当支架的支撑力度达不到实际需要或者出现破损进而出现支撑力不足，这种情况下顶部的压力将由工作面前部的煤体承受，而煤体的强度和韧性都是比较有限的，因此，一旦工作面前部的煤体所受压力大于其承受限度，就会出现大范围的垮塌，也就是煤壁片帮。具体来讲，矿井内部的支架多为液压支架，其支撑力多由液压泵提供，因此液压泵压力不足，就会导致支架整体支撑力下降；此外，支架支撑不合理或者支架自身质量不达标或者针对支架的维护不到位，都会影响到其支撑力情况，因此也是导致煤壁片帮发生的相关因素。

2 规避大采高综采面煤壁片帮的应对措施

2.1 在煤壁顶端增设防片帮板

在实际采煤过程中，为了有效避免煤壁片帮的发生，可以在针对对应部位安装防片帮板，一般讲护帮板放在采煤机前一到二个架次，这有助于保护工作面强的煤壁，增加其支撑力和稳定性，降低采煤工作对其的影响，降低煤壁片帮发生的可能性。研究结果显示，安放护帮板对于避免煤壁片帮具有非常关键的作用，安装有护帮板的地方比没有安放的地方发生煤壁片帮的机率小于3倍。

2.2 对煤壁进行加固

在开采过程中遇到特别松散的煤层，为了有效预防工作面推进过程中出现严重煤壁片帮，可以采取有效方法对煤壁进行强化，增强其整体性强度和稳定性，这有助于降低煤壁片帮发生的可能性。

2.2.1 化学加固

化学加固主要适用于煤壁节理发育比较完善的部位，此外如果工作面顶板需要承受较大压力或者对应地质构造发生严重破坏的地区一般也可以采用化学加固。在具体实践过程中，要按照相关的施工规定和流程在对应部位进行钻孔，这是为了后续注入浆液做准备的。在此基础上针对钻孔安装对应的注射装置和封孔措施，注入煤层内部的液体能够有效强化其整体稳定性，避免在工作面推进过程中产生煤壁片帮[2]。

2.2.2 锚杆加固

锚杆加固一般用于煤体自身稳定性较好的区域。在具体操作环节，选用2 m长的锚杆配合相对应的树脂等针对煤层进行加固。通过锚杆加固，有助于增强煤体整体性的稳定性，同时还可以起到提高支撑力、降低摩擦带来压力的作用，继而避免煤体出生下滑。

2.3 增快工作推移速率

由于工作面推进速度过慢会增加煤壁片帮的发生率，因此，在具体的开采过程中，要结合矿井内部的具体情况以及采煤机的具体工作情况，合理提高采煤工作面的推进速度。这种情况下，煤壁所受压力将得到有效降低，同时还可以减少工作面顶板的下沉，进而有效降低对应工作区域发生煤壁片帮的可能性。

2.4 及时进行支护

在实际采煤过程中，要积极做好相应的支护措施，这是确保工作面顶板稳定性的主要措施，有助于降低顶板发生下沉以及相应的煤壁片帮的可能性。在实施支护的过程中，要坚持对应的工作原则，做好支架的移动，避免在支架移动过程中出现支撑力空缺。科学有效的支护能够有效实现对工作面顶板压力的支撑，这可以降低煤壁受压力，进而降低煤壁发生变形、损坏的可能性。

3 结语

工作面煤壁片帮作为开采中的多发事故，不仅会影响生产的正常开展，还会对工作面顶板造成影响，加剧顶板裂隙的发育并使得支架出现受力不均现象，严重的甚至会致使支架部件受损而导致顶板事故发生，对作业人员生命安全造成威胁。因此，一名合格的煤炭技术人员，必须充分联系实际生产需求，以不断进取的精神投入到相关技术与措施的探究中，为煤炭行业的长久持续发展提供助力。