大采高综采工作面煤壁片帮防治探析

摘 要：采煤工作面煤壁片帮是影响煤矿正常生产的主要因素之一，对于大采高综放工作面来说，由于矿压显现加剧，更容易发生煤壁片帮而导致端面顶板跨落，存在明显的安全生产隐患，直接影响大采高综放工作面的正常推进。本文首先介绍了煤壁片帮的机理，其次阐述了制约大采高综采工作面煤壁片帮的因素，重点论述防治大采高综采工作面煤壁片帮的措施，实践证明这些措施的实施控制大采高综放工作面煤壁片帮效果非常好。

关键词：大采高；综放工作面；煤壁片帮

0 引言

对于大采高综放工作面来说，其采煤方法明显优于分层开采，主要优点表现为生产能力大，采煤工序简单，单产量高，巷道的维护量和掘进量较小等，是我国目前开采缓倾斜厚煤层的主要发展方向。大量煤矿生产实践表明大采高综放工作面的矿压显现加剧，易发生煤壁片帮而导致端面顶板跨落，存在明显的安全生产隐患，直接影响大采高综放工作面的正常推进。所以说有效控制煤壁片帮是大采高综放工作面稳产高效的关键。

1 煤壁片帮机理

煤壁片帮是煤体在矿山压力作用下，破碎后滑塌下来的一种矿压显现现象。煤体在尚未开采前，应力相对保持平衡，当煤体开采后，煤体中的应力进行重新分布，在煤壁前方就产生了超前支承压力，此时的水平应力迅速减小，而垂直应力迅速增大。由于煤壁内煤体处于二向应力状态，其抗压强度急剧降低，此时煤体必然率先达到强度极限后破坏，并且呈格里菲斯强度破坏特征，而后出现裂隙。随着老顶的周期来压，煤壁首先会在节理裂隙比较发育的地方破坏，当支承压力达到一定值后，煤体就加剧破坏，从而造成煤壁片帮。

2 制约大采高综采工作面煤壁片帮的因素

（1）自然因素。存在三种制约煤壁片帮的自然因素：1）煤体本身的特性：在完成工作面的回采之后，周期垮落的情况会形成于采空区上面岩层，进而加剧了工作面煤壁的裂隙发育，受到超前支撑力的制约，固有的煤体构造会松散，这减少了煤层的抗拉性，进而在上面作用力制约下的煤壁将煤体挤出，出现片帮。2）工作面底板的制约：在工作面底板强度比较低的情况下，工作面支架会向底板陷入，从而难以移动支架，这就难以实时地支护煤壁顶板，最终发生片帮的情况。3）地质构造的制约：重点指的是煤层弱面分布、节理裂隙、地质碎裂带的干扰，在工作面经过这一系列地带的时候，基于构造应力的制约，煤体破碎，就会出现煤壁片帮。

（2）工作面推进速度。在工作面上面岩层周期性垮落的制约下，工作面的停采时间跟下沉量具备正比例的关系，停止工作面生产的时间愈长，上面的顶板就愈加容易下沉，这会加重对煤壁的破坏压缩作用，也愈加容易充分地发育煤壁裂隙。除此之外，煤层大部分是凹凸不平的节理面，在它两个面具备比较小的相对位移的时候，凹凸的位置互相咬合且具备优良的粘接性能，然而，停采时间过长会导致节理面形成大的相对位移，进而使粘接性和摩擦性降低，最终容易形成煤壁片帮。

（3）支架因素。在支架难以对顶板进行接触的时候，就较难有效地体现其支护效果，这提升了煤壁承受的顶板压力，在超过它的承受范围的情况下，煤体会出现破坏与变形，片帮的情况也会随之发生。另外，有些情况下，采煤速度会导致移动支架的速度比采煤机前进的速度低，进而使拉架滞后，难以实时性地互帮，进而会造成煤壁片帮的情况。

（4）顶板压力。在采掘过程不断进行的影响下，工作面上面的基本顶会发生周期性垮落的情况，业已出现断裂的岩块面临回转的失稳，这导致加剧工作面顶板的下沉，从而造成直接顶出现破断与变形，且在煤层上产生作用而形成位移。由于节理面跟基本顶回转形成的剪切破坏方向趋同，这降低了工作面煤壁的抗剪性，因此出现片帮。

3 防治大采高综采工作面煤壁片帮的措施

（1）煤体强度的提升。基于大采高综采工作面受到上覆岩层压力的制约，煤壁最容易出现剪切破坏与拉裂破坏这两种形式。为了防止出现这一系列的破坏，煤壁本身强度的提升非常关键。而加固煤体应当注意煤壁片帮的程度，在出现部分破坏的煤体构造的情况下，需要借助锚杆实施锚固。在较多煤壁裂隙或者是煤壁比较松软的情况下，能够通过注浆的形式实施加固。

（2）工作面推进速度的加快。在持续推进的工作面影响下，煤体自身的蠕变导致越来越大的煤体变形范围，这也增加了处在塑性区范围的煤体，这就务必控制顶板下沉量，除支护及时外，还应当加速推进工作面。为了不对推进速度产生影响，需要在较好顶板的范围检修装置。

（3）有效及时地支护顶板。在采场回采的时候，如果跟移架速度进行比较，采煤机割煤速度比较快，就会暴露更多的顶板，这会加大顶板承受的压力，不便于维护顶板。这需要使采煤机停止工作，实时地支护顶板之后再回采。有效及时地支护顶板，就应当完善支架顶梁，强化应用护帮板。采煤机进行割煤的时候，在采煤机前两支架的距离收起护帮板。在采煤机割煤之后，打开护帮板，这能够使煤壁的支撑力减小，确保煤壁具备稳定的受力。

（4）液压支架工作阻力与初撑力的提升。倘若能够使液压支架的工作阻力与初撑力提升，那么就能够减少煤壁片帮的情况。如果要想实现液压支架工作阻力与初撑力的提升，就务必满足：1）液压支架完好地接触顶板，应当具备支撑效果；2）不可过快地升架，应具备足够的时间实现初撑力的需要。采场为了确保液压支架实现需要，还将初撑力保持阀进行安设，进而确保液压架具备充足的初撑力，还通过高压粟站系统为液压支架供液，从而使液压支架的工作阻力提升。

4 结论

总之，由于大采高综放工作面由于顶板压力较大，煤层普遍存在破碎严重的现象，通过适量注水可有效提高煤体的黏聚力与抗剪强度，减少片帮发生的几率。控制煤壁片帮要重视顶板，煤体和支架间的相互作用关系，将顶板，煤壁和支架视为一个完整的体系，实现整个工作面围岩的有效控制。

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作者简介：佟朋（1985―），男，山东邹城人，2009年毕业于山东科技大学，助理工程师，研究方向：采矿工程专业。