浅谈煤矿回采工作面矿压与顶板管理(1).pdf

油 田、矿 山、电力设备 管理与技 术 浅谈煤矿回采工作面矿压与顶板管理 邸 向进 霍州煤电集团公 司李雅庄煤矿山西霍州 0 3 1 4 0 0 摘要 回采工作面矿压与顶板管理是煤矿安全生产管理的重点。 本文深入分析 了回采工作面项板控制存在的问题探讨 了工作面顶板的控制方法 关键词 回采工作面 矿压 顶板管理 1 、回采工作面顶 板分类 1 ． 1顸 板 分类 1 伪顶。 位于煤层之上的炭质、 泥岩岩层， 一般厚度在0 ． 3 0 ． 5 米以下， 随采随冒， 允许暴露面积和时间较短。 2 直接顶。 位于伪顶或煤层上面， 由一层或几层岩石组成 ， 其岩 性一般是页岩 、 砂质 页岩或砂岩 ， 厚度从几米到十几米不等 。 在 回柱 或移架后直接定一般 能 自动垮落 。 3 老顶 。 老顶也称大顶 ， 位于直接顶之上 ， 厚度大于2 米 ， 单向抗 压强度大于 5 ． 8 8 4 0 - 7 ． 8 4 5 3 X 1 0 7 5 fl 节理裂隙不发育， 自然分层厚 度比较大， 整体性较强。 它的初次来呀步距大于2 5 米。 对工作面具有 强烈的初次和周期来压作 用。 1 ． 2顶板 分类 的 目的 1 指导 回采工作 面的顶 板管 理。 2 选择液压支架型式、 单体支柱 支护方法和采空区处理措施。 3 确定液压 支架的工作参数和单体支柱的支护强度 。 4 制定工作面的安全操作规程 ， 减少顶板事故， 为高产、 高效和 降低成本创造条件 。 2、矿 山压 力及其危害 岩体在采动前 ， 由于岩层本身的 自重的作用而产 生了力 。 这种 力是平衡的， 因而弓 I 起了岩体内部的应力。 当在煤层中开掘向导或 进行 回采以后， 就破坏 了原 来的平衡 ， 引起了岩体内部 应力的重 新 分布。 当重新分布后的作用力超过了煤岩 的强度 ， 则巷道及 回采工 作面周 围的岩体就会 发生变形、 破坏神之垮落。 所谓矿 山压力， 就是 指由于开采后所引起的巷道及回采工作面周围岩体内的力及其作 用的过程。 在矿山压力作用下主要表现为 1 顶板 下沉 ， 产生裂隙， 发生局部 冒顶 或大面积 冒顶 。 2 工作面 内的支架变形 、 折断或使立柱插入地板岩石 内。 3 在倾角较大的采煤工作面， 发生底板鼓起、 滑动等现象。 4 工作 面的煤 壁片帮 ， 滑落 ， 或煤岩被压 出等现象 。 这 些现象 的发 生是 由于 矿 山压 力作用 ， 使 围岩 、 煤 体和各 种 人工 支撑 物产生的种种 力学 现象统称为 “ 矿 山压力显 现” 。 矿山压 力显 现会给地下开 采工作造成不 同程度 的危害 ， 影响正常 的开 采 工作 和安 全生产 ， 造成工作面垮塌 ， 发生人员伤亡事故 ， 因此要进 行 矿压观 测 。 3、矿压 观测的主要 目的 矿压 观测就是在生产现场对一切矿压显现进行 观察和测量 。 从 而分析得 出地质 、 生产技术因素与矿压显 现间的关系 ， 用 以解决具 体生 产技术问题 。 事实证明 ， 支架的结构 与运行方 式适应于矿山压 力， 就为工作面生产实现高产、 高效创造了条件， 否则就会严重影响 生产 。 回采工作面现场矿压 观测的主要 目的为 1 观测研究顶板来压规律 ， 预报来压时 间、 步距和强度 ， 以便 根据来压特点改进顶板管理工作 ， 达到提高效率和安全生产的目 的。 2 根据矿压观测资料 ， 合理确定支架结构、 架型、 工作阻力、 支 柱可缩量 、 采煤机械 的结构尺寸等 ， 以便 采煤工作面支架 的选型和 新型支架及采煤机 械的研 制提供技术资料 。 3 根据矿压观测资料 ， 研究工作面采动影响的规律 ， 为邻近 采 区、 邻近工作面及邻近煤层 的回采顺序、 采煤方法确 定， 以及煤柱 的 合理 留设提供技术资料 ， 以便保证安全生产 ， 减少煤炭损失 ， 提高技 1 7 6 C h in a S c i e n c eT e c h n o l o g y Ov e r v i e w 术经济效益 。 4 、回采工作面顶板控制存在的问题 顶板管理是煤矿开采 的主要 技术之一 ， 矿压显现规律及其控制 技术是我 国煤矿开采迫切需要解决的课题 ， 此课题 的研究对我 国的 煤炭工业的发展有着 重要 的意义 。 尤其 是随着 采掘深度的增大 ， 采 场控制问题更加突出， 研究回采工作面的矿压显现规律就显得更为 重要 ， 这对 做好顶板 事故 的预 防有着重要的意义 。 1 采煤工 艺落后 ， 顶板管理不到位 。 不少煤矿井下巷道与回采 工作面的支护方式采用木支护， 使之支护强度低， 初撑力达不到要 求， 而工作面的回采工艺仍然采用巷道式， 顶板管理方式落后， 造成 顶板事故频繁发生， 给煤矿带来很大的经济损失和人员伤亡。 2 支护稳定性问题比较突出。 当煤层顶板为复合型顶板时， 由 于支架稳定性 、 支护不到位 或顶 板裂 隙的影响 ， 顶板岩层 中就会 出 现与上位硬岩离层 。 因局部 冒顶 或别 的因素影响 ， 断块有可能沿煤 层层面倾斜方 向向下移动 ， 从而产生对支架或支柱 向下的推力 。 煤 层倾角越大 ， 推力越大 ， 支架 或支柱也最容易被推倒 。 当工作面仰斜 布置时 ， 顶板岩石 断块就有可能沿层面 向老塘方向运动 ， 而推倒支 架或支柱， 造成工作面大面积冒顶， 导致顶板事故发生 3 冲击地压影响。 采场周围的围岩一般受到上覆岩层的自重应 力、 煤柱引起的支承压力、 坚硬顶板断裂失稳产生的巨大冲击力， 也 就是说前面两种应力的藕合叠加形成高应力场， 在该高应力场中， 一 旦坚硬顶板断裂失稳， 所产生的 巨大的瞬 间冲击力将诱发采场 中 的能量释放 ， 而产生冲击地压 。 如果 回采工作面还 存在 断层 或构造 等的附加应力 ， 冲击地压 的发生的几 率将会增大 ， 而且强度也更加 剧烈。 冲击地压在深部矿井尤其坚硬顶板条件下发生的几率远大于 中、 浅部矿井的煤层， 而且强度和危害程度也明显增大。 5 、回采工作面顶板控制 的方法 1 垮落法。 使采空区选露顶板垮落后充填采空区的岩层控制方 法叫垮落法 。 这种 顶板控 制方法是 随着工作面 向前推进 ， 有计划 的 通过从将要废弃空间撤出支柱或支架 的回柱或移架工序 ， 使直接顶 岩层 自行垮落 ， 以减少直接顶悬 梁的长度 与重量 。 同时垮落的松 散 岩块充填采空 区， 制成基本顶岩层 限制其剧 烈活动与 大幅度的下 沉 ， 减小工作面顶板压 力， 并保 证安 全生产 。 2 缓慢下沉法。 在采空区后方利用顶板下沉和底板隆起的特性 任其 自然合拢的岩层控制方法 叫缓慢下沉法 ， 这种方法适于 顶板岩 层韧性较大的薄煤层 工作 面。 3 煤柱支撑法。 煤柱支撑法适用于顶板岩石特别坚硬， 人工强 制放顶也很难垮落的顶板条件。 这种方法虽然简化了采空区处理工 作 ， 避免 了周期来压对工作面的影响， 但损失大量煤炭， 工作面采出 率很低 。 6、结语 总之 ， 随着煤炭企业 的纵深开采 ， 回采工作面的正常开采和顶 板管理越来越难， 因此建议煤矿与科研单位合作， 通过理论研究和 实测研究成果， 提出符合实际条件的采场支护设计， 确保回采工作 面的安全开采 。 参考 文献 [ 1 ] 勾攀峰， 胡有 光． 断层附近回采巷道顶板岩层运动特征研究l J ] ． 采 矿与安全 工程 学报， 2 0 0 6 ， 2 3 3 ．