大采高综采工作面片帮机理及控制技术

徐小红

摘要：在持续延伸的采煤深度与提升采掘机械化的影响下，煤壁片帮就越容易出现，这不利于大采高综采工作面的顺利生产。为此，本文分析了大采高综采工作面煤壁片帮的机理、制约要素，以及预防策略。

关键词：大采高；综采；煤壁片帮

伴随着持续推进的工作面，采煤产量越来越高，这迅速地提升了采煤储量。大采高综采工作面指的是对3.5米以上采煤厚度的煤层实施的开采，相比较于分层开采，大采高综采的优势非常显著，其特点是产量高、生产能力大、安全性高、回收率高，当今在煤矿生产中越来越普遍地应用大采高综采。

1大采高综采工作面煤壁片帮的机理分析

由于受到矿山压力的制约，片帮指的是采煤工作面发生塌落的现象。煤层工作面的采高越大或者是煤层的节理越发达，煤壁片帮的现象就越容易发生。因为大采高综采工作面有着较高的煤壁，这增加了煤壁的支承压力制约，进而导致新的节理形成于煤体中。可是，由于绝大多数都是破碎的煤体，这造成十分小的承载能力，因此承载的能力不具备，在老顶形成周期性来压的情况下，在节理最为发育的地方，煤壁受到破坏，支持压力达到一定的值后，会越来越加重煤体的破坏性，从而形成煤壁片帮的情况。

2大采高综采工作面煤壁片帮的制约要素

（1）煤体的物理性状。在较小硬度煤体的情况下，煤体缺少相应的整体性、强度、稳定性，基于矿山压力与外力扰动的影响，片帮的情况会比较容易出现；在顶底板围岩条件破碎与软弱的情况下，比较容易导致不实的接顶与支架的钻底，这种情况下，支架的状态是弱支撐的，如果难以实时地支护顶板与煤壁，那么就会使煤体的片帮出现；在较高程度的煤体节理裂隙发育的情况下，往往会由于采动的制约而导致易碎松散的煤体形成，这个时候基于垂直应力的影响下，煤体表面的位移会出现。

（2）采场的支护状态。开采的实践与理论分析表明，在增大的采场支护强度的影响下，煤壁片帮会越来越少。然而，在工作实际中，采场支架的状态常常是处在弱支撑的，特别是大都存在比较低的支架初撑力，如此支架难以主动地支护顶板，煤体直接承担着非常大的顶板压力，而倘若煤体承受不了顶板压力，那么片帮的情况会出现。除此之外，在移架过慢的情况下，导致支架与采煤机对不协调，如果难以实时地支护空顶范围的煤体，那么煤壁片帮的程度会越来越严重。

（3）顶板来压的制约。在持续推进的工作面影响之下，周期性的垮落（初次垮落）情况会形成于煤层上面的老顶，这种情况下，回转失稳的情况会形成于断裂的岩体，从而导致顶板发生断裂、变形、弯曲、下沉的情况。并且，基于矿山压力的制约，塑性区域的煤体会加速破坏工作面煤壁的煤体，进而使它的抗剪性与强度降低，这种情况下，这个区域的煤体状态有着比较差的稳定性，如果不能够实时地维护，那么就会使煤壁片帮的情况出现。

（4）回采的速度与采高。开采理论指出，在不断增加的工作面采高影响之下，也会相应地增加超前支承应力的集中程度，进而导致片帮的形成，并且非线性增加的情况也会伴随出现。而工作面回采速度的提升有利于预防以及减少片帮的现象，这是因为在不断提升的回采速度影响之下，顶板的下沉量与下沉速度都比较小，进而导致比较轻的煤壁煤体压缩破坏性，并且减少了节理面咬合性降低程度，因此片帮的预防需要使回采的速度提升。

3大采高综采工作面煤壁片帮的预防策略

（1）对支架工的操作进行严格地要求。在场地的生产管理与技术培训当中，支架工务必结合相应的要求进行规范性的操作，保障支架支撑阻力。在提升支架的情况下，应当保障足够的时间使支架初撑力实现需要。并且，保障支架支撑状态的理想化。支架工在进行操作的时候应当保障顶板平面接触支架，避免顶板跟支架的线接触或者是点接触。有效支撑的支架可以使煤壁的压力降低，最终使煤壁片帮的情况大大地减少。

（2）支架护帮板的有效应用。对新暴露的顶板进行实时地支护，可以使煤壁承受的压力减小，进而使煤壁片帮缩小。在移架支护借助护帮板对煤壁进行保护可以将一种新型的层向力增加在煤壁，如此煤壁的状态保持三向应力，从而使煤壁的抗压性提升。在进行开采的时候务必跟机移架，在煤壁压力较大的情况下，割煤的过程中应当专门的工作者超前采煤机前滚筒一个支架对护帮板进行回收，在进行割煤之后迅速地将护帮板伸出，从而实施护帮。

（3）实时地进行调架。绝大部分煤矿工作面在应用大采高支架的时候，因为作业人员操作的不规范，导致顶板跟顶梁难以平整地接触，顶板线出现迁移，进而导致煤壁前方增加支撑压力，这样煤壁片帮的现象会越来越严重。为了保证回采空间顶板状态的良好，在每一次的移架之后借助千斤顶对平衡性进行调整，保证顶板与顶梁良好地接触，进而使煤壁片帮的情况减少。并且，对支架设备进行调整的情况下，科学地调整支架也可以有效地防止煤壁片帮的现象发生。

（4）注重管理生产技术。对工作范围的地质结构现状进行系统地了解；重视跟上一个工作面采空区间的位置关系；在顶板来压强度与规律以及煤层结构与硬度上，需要作业人员不断地学习，进而有助于在平时规范性地管理顶板。在开采的时候，强化管理工作面的生产技术，以使推进工作面的速度提升，尽可能地使暴露煤壁的时间缩短。倘若在进行开采的时候，片帮出现在靠着顶板的煤层，那么务必果断地实施有效的策略支护片帮之后暴露的顶板，防止冒顶现象的出现。

4结束语

总之，实现大采高综采工作面高产的关键是预防煤壁片帮。在回采大采高综采工作面的情况下，实施有效的片帮预防策略，可以保障回采工作面的正常、迅速，从而促进煤炭工业发展的和谐、安全、健康。

（作者单位：淮南矿业集团张集煤矿调度一所）