大采高综采工作面煤壁片帮机理分析及预防措施

廖武江

（兖州煤业股份有限公司南屯煤矿，山东 邹城 273500）

大采高综采工作面煤壁片帮机理分析及预防措施

廖武江

（兖州煤业股份有限公司南屯煤矿，山东 邹城 273500）

在煤矿大型化与机械化的影响下，采煤工作面的高度持续提高，随之出现了日益严重的煤壁片帮情况。这不仅仅不利于煤矿的顺利生产，还给煤矿造成一定的安全隐患。在大面积出现煤壁片帮的时候，由于控顶距较大出现的上腹岩层压力移向支架，导致支架的受力分散，从而造成破坏。为此，本文阐述了大采高综采工作面煤壁片帮机理，以及大采高综采工作面煤壁片帮的预防措施。

大采高；综采工作面；煤壁片帮；预防

0 引言

因为大采高一次采全高采煤的优点是安全、生产能力大、回收率高等，所以这促进了大采高采煤机与液压支架的研制，掀起了大采高技术和理论探究。当前，厚煤层高效安全开采的重要方法是大采高一次采全高采煤。然而，因为岩石的强度大于煤体的强度，再者，增加了割煤的高度，所以煤壁片帮的情况会出现。为此，大采高采煤需要解决的一个问题是煤壁片帮的预防。只有搞清楚煤壁片帮的机理，才可以切实有效地预防这种灾害，推动煤矿高效和安全地开采。

1 大采高综采工作面煤壁片帮机理分析

以理论作为视角对煤壁片帮的原因进行探究，重点涵盖以下内容：煤壁力学特性、裂隙改变规律、支架工作阻力、基本顶回转、支撑压力、开采高度等，在开采煤矿的时候，增加采高，那么就会使得塑形区的区域与采动裂隙的发育程度增大，降低煤体的强度，从而容易导致煤壁片帮。一些学者在测量实际数据之后，明确了支架工作阻力跟片帮程度之间的改变是相反的，即适当地增加工作阻力有利。工作面前方煤体属于在力学上有着条件转化性与间断性的特殊结构体，能够明确，除了跟节理本身的力学特性相关，而且跟主平面和节理的裂隙和层理弱面有着较大的联系。

1.1 煤层节理裂隙和层理弱面

煤层节理裂隙和层理弱面也是影响大采高综采工作面煤壁片帮的一个重要因素，煤体是一种具有独特结构的结构体，它具有力学上的转化性和不连续性，就是说在较多的裂隙组的共同影响下可能转化为近似的各向同性，由于这种情况下的煤体的强度比较低，如果面对的是较少的裂隙组的影响就会明显的具有各向异性。所以说影响煤壁片帮的其中之一重要的煤层节理裂隙和层理弱面发育程度。

1.2 大采高工作面的推进速度

随着大采高综采工作面推进速度的减慢，处于峰后压酥状态的煤壁会在残余应力作用下继续发生塑性变形，并且随着时间的不断延长，煤壁的蠕变变形会持续的增大。

1.3 大采高综采工作面开采采高

对于大采高综采工作面来说，采高是影响煤体片帮的最重要的因素之一。随着采高深度的增大，煤壁的片帮深度也呈非线性的增加。特别是当采高超过了一定值以后，煤壁片帮的深度会急剧增加。

1.4 超前的支撑压力

对于大采高综采工作面来说，超前支撑压力及其分布特征也是直接影响煤壁片帮的另外一个重要的因素。特别是随着大采高综采工作面的推进，其前方煤体上会形成超前支撑压力，在这种高应力的作用下，煤体的前方会出现松弛区、松塌区、塑性区、弹性区应力增高部分和弹性区原岩应力区。在采深不变的条件下，随着采高的增大，支撑压力峰值就会降低，但是极限平衡区的宽度则会增加。在这种情况下则表明处于不稳定状态的煤体宽度增大，煤壁片帮的可能性增大。

1.5 支架的初撑力

随着支架初撑力的提高，为了使支架支撑时能较快达到工作阻力状态，以防止顶板过早离层破碎，初撑力的设计值取大些较有利将会使液压支架快速进入充分工作状态，降低顶板下沉量，进而降低作用在煤壁上方的作用力，从而抑制煤壁片帮。

1.6 初次来压和周期来压

当大采高综采工作面老顶来压时，顶板的压力随之剧增，使得煤壁被压酥而加剧片帮。

2 大采高综采工作面煤壁片帮的预防措施

2.1 煤壁的加固

煤壁的加固，能够使得它的强度增加。在煤体松软破碎的时候，能够借助相应弹性的材料，像是树脂锚杆对煤壁进行加固，也能够通过化学锚固的手段。

2.2 推进速度的增快

在工作面推进速度越来越快的影响下，每一个循环顶板下沉量得以减少，如此能够对煤壁片帮的情况进行大大地抑制，鉴于此，推进速度的增快能够显著地减少煤壁片帮的情况。

2.3 采高的控制

在增大的采高影响下，越容易出现煤壁片帮。为此，能够对采高进行适当地降低，从而减少煤壁片帮的出现。

2.4 工作阻力的提高

通过证实，比较高的工作阻力可以使得直接顶的离层量减少，从而使得顶板的稳定性提高，以及减少集中应力的情况，最终有效地减少出现煤壁片帮。

2.5 支架护板的安装

在大采高工作面煤体的塑性范围之内，受到支撑压力的影响，会出现相应的水平位移，为此，安装支架护板会起到一定的抑制功效，从而大大地减少发生煤壁片帮的情况。

2.6 支架初撑力的提高

在支架支撑力比较低的情况下，需要使支架的支撑力提高。而导致支架支撑力低是由于不适当的操作顺序、支撑操作时间过短或不够长导致。鉴于此，支架工人在操作升架的时候，需要认真地观看立柱压力表体现的数字和显示屏当中记录的初撑力读数，只有如此，才可以确保准确的操作时间，实现较为理想的初撑力。也只有如此，才能够更好地对顶板下沉进行控制，最终减少出现煤壁片帮。

2.7 其它措施

除上述预防措施之外，还存在一系列减少片帮出现的措施，像是采煤机截深的减少、深孔松动爆破、实时支护、牵引速度的提高、带压移架、俯斜回采，以及煤层高压注水等等都可以实现相应的防护效果，大大地减少煤壁片帮的出现。

3 结论

总之，预防煤壁片帮这项工作非常系统和复杂，在技术条件与地质条件存在差异的影响下，能够采取不相同的措施。对于煤矿大采高工作面来讲，褶曲、节理、裂隙、断层等地质构造发育，会导致顶板的漏冒，再者，煤质软和煤层采高大，会导致比较严重的煤壁片帮。为此，怎样更好地控制大采高综采工作面的煤壁片帮，这是煤矿得以高效和安全采掘的一项关键事项，需要引起足够的重视。

［1]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，2003：3-30.

［2]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.

廖武江（1982—），男，湖南衡阳人，2006年毕业于河南理工大学采矿专业，助理工程师。