浅谈采煤工作面顶板压力处理

摘要：所谓煤矿动压，是指在开采煤炭的过程中，岩体或煤层在高应力状态下就会积聚大量的弹性能量，这些能量会在一个合适的条件下造成煤层或岩体的突发性破坏，主要表现为巨大的气浪、声响以及震动等动力效应。突发性作为煤矿动压最典型的特征，如果恰巧发生在煤炭开采的过程中就会导致严重的矿难，因此，煤矿动压严重的威胁着煤炭的安全开采。采煤工作面顶板压力作为煤矿动压的具体形式，笔者在本文对采煤工作面顶板压力现象和压力处理问题做了重点分析。

关键词：采煤工作面 顶板 压力处理

1 采煤工作面顶板压力现象

采煤工作面的顶板压力在煤炭开采的过程中主要包括两种类型，即动压力现象和静压力现象。相对于静压力现象而言，由于动压力现象的危害性更大，因此，笔者在本文重点对动压力现象进行了相关分析。动压力现象根据产生原因、作用激励以及表现形式的不同可以分为顶板大面积来压现象、冲击矿压现象和瓦斯（煤炭）大量涌出现象三种。其具体表现为：

第一，顶板大面积来压现象。当采空坚硬顶板下部煤层的面积过大时，在重力作用下，坚硬的顶板就会发生弯曲现象，一旦弯曲应力超过坚硬顶板的承受范围就会出现裂缝。此时，如果没有采取有效措施对裂缝加以控制，那么裂缝就会持续扩大，当裂缝贯穿于整个煤层或岩层时，坚硬的顶板就会出现大面积垮塌现象。由于垮塌会产生巨大的冲击力，从而造成采空区的空气急剧提升而形成暴风。此外，释放的弹性能量也会产生巨大的岩体破坏力和声响。

第二，冲击矿压现象。我们知道，岩体或煤层除了处于高应力状态外，内部还承受了巨大的弹性能量，但是由于岩体或媒体的内力和外力处于平衡状态，因此，岩体或煤层没有被弹性能量破坏。如果有较大的外力侵入极限平衡状态的岩体或煤层时就会打破这种平衡状态，因此，岩体或煤层在开采的过程中可能会由于瞬间破坏而释放出巨大的弹性能量，同时以冲击波或声响的方式表现出来。此外，大量的岩块或煤块会伴随着冲击矿压现象的发生而抛出。

第三，瓦斯（煤炭）大量涌出现象。由于某些区域积聚了大量的瓦斯且处于高压状态，在开采煤炭的过程中，当接近高应力瓦斯区域的时候，一旦内部膨胀力大于承压瓦斯的外部阻力，瓦斯就会携带大量的煤炭从该区域瞬间涌出。

以上三种动压力现象虽然具有不同的表现形式，但是，终究都是由于能力积聚区的力学平衡受到煤炭开采作业的破坏而产生的。

2 采煤工作面顶板压力处理的措施分析

第一，对采煤工作面顶板压力值的范围进行科学准确的观测。由于在处理采煤工作面顶板压力问题的时候，前期观测数据能够为其提供明确的工作方向和有效的数据支持，因此，前期观测工作作为一项基础工作，必须认真做好。首先，对前期观测的各项要求进行认真的准备。为了保证观测项目能够收集到具有典型性和代表性的信息，必须根据煤矿的地址特征和地理位置对顶板压力的观测点予以明确；只有让观测人员明确此次观测工作采取的手段、目的和观测的重要意义才能够更好的增强观测人员的责任心，因此，在观测之前进行动员工作是十分有必要的。此外，为了让观测人员熟悉工作流程以及充分掌握设备的操作要领，在进行观测之前还可以对观测人员进行必要的培训；为了确保设备能够正常工作，除了对所需设备进行清点外，还要检查设备的完好性。其次，充分肯定和重视观测资料的收集和整理工作。对于相关人员而言，通过观测资料和数据能够全面科学的了解采煤工作面顶板压力的最新状态，因此，在观测的过程中不仅要对观测资料的完整性和真实性予以高度重视，还要严格按照相关要求对资料进行收集整理。此外，为了切实保证采煤工作面的顺利进行以及安全生产，每天还要及时汇总分析当天完成的资料，一旦发现问题要及时处理。

第二，做好顶板来压预报工作。首先，在预报顶板来压时可以利用顶板下沉速度的变化特点进行。对于没有工序的工作面，当顶板的下沉速度達到一定数值时就会预报顶板来压，这是因为顶板来压时的下沉速度相比平时会大数倍或十几倍。但是利用此方法预报顶板来压需要随时观测顶板的下沉速度。其次，利用工作面前方顶板的反弹对顶板来压进行预报。为了对顶板下沉速度进行随时观测，将顶板的下沉观测点设置在回采工作面的下顺槽或中间平巷内距离工作面一定距离的地方，巷道的顶板在老顶板发生断裂的时候会出现较小幅度的上升。但是，工作面顶板在巷道出现反弹后的一定时间内必然出现来压现象。再次，利用回采工作面的顶板下沉量预报顶板来压。这是因为顶板来压时，工作面的顶板下沉量要比平时大很多。最后，将回采工作面的矿山压力显现作为预报顶板来压的参考指标。如：顶板的破碎度变化、支架受力大小、采煤机割煤时煤尘大小、煤壁片帮程度以及顶板断裂的响声等。

第三，做好瓦斯抽放工作。瓦斯抽放作为治理瓦斯的基础工作，为了对煤和瓦斯突出的动压现象进行有效控制以确保煤矿的安全生产，必须从根本上降低瓦斯的体积分数。因此，在进行瓦斯抽放工作的时候必须要严格遵守国家规定的“先抽后采，抽采结合，抽采达标”的原则。

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作者简介：郭文生（1978-），男，山西长治人，采煤副总工，注册安全工程师，研究方向：煤矿顶板管理技术。