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煤矿回采工作面矿压与顶板管理方式分析 于壮 龙 阳 煤集团 二矿 摘要 随着经济 的快速发展 ， 社会生产生活对煤矿 的依赖程度越 来越高。 在煤矿生产与开 采过程 中， 应始终坚持“ 安全第一” 的生产与 管理原则 ， 将安全放在首位， 以确保煤矿生产活动顺利进行。 回采工 作面矿压与顶板管理作 为煤矿 生产安 全管理 工作 中的重要 内容 ， 矿 压显现可能会给煤巷开采工作带来危害， 严 重可造成工作面的坍塌， 直接危害着生产工人的生命安全。 笔者结合自身多年的工作经验， 对 煤矿 回采工作面矿压 与顶板管理方式进行 了分析 ，以期对煤矿安 全 生产提供理论依据。 关键词 煤矿生产 回采工作面顶板管理 0引言 在 煤矿 生产 与开 采活 动 中 ， 回采 工作 面矿 压 与项板 管 理作 为管理工作 的重点， 一旦矿压不正常都会对煤矿工作 造成不同程度的影响。就相关数据分析表明， 在众多煤矿 事故 中 ，约有 5 0 ％ 的开采事 故都是 由于顶板 问题 引发 的 ， 因此煤矿企业必须重视顶板安全管理，确保煤矿生产工人 的生命财产安全。同时， 地下开采或者山体开采作业仍然存 在较大的挑战与困难 ， 在实际开采过程中， 年产量 6 0万吨 以上 及大型现代 化矿 井大多采 用走 向长壁采煤 法 ，必须着 重回采工作面两巷和落山， 加强工作面顶板和煤帮管理等， 以便 采取行 之有效 的措 施 ， 确 保煤矿 生产工作 顺利 进行。 1矿山压力及其危害 在对地下煤岩石开采之前，由于 自重作用在其内部引 起的应力称为原岩应力。由于开采前煤岩体处于静止状态， 在对巷道进行掘进或者开采工作面时，破坏了原来应力的 平衡状态 ，那么岩体 内部的应力势必会重新分布。在超过 煤、 岩石的极限强度后， 重新分布后的应力往往破坏巷道和 工作面 周围 的煤和 岩 ， 直 到煤、 岩 内再次 形成新 的应力平 衡 为止。 此时 ， 煤 巷和 回采工作面 在 二次应力场 下 ， 形成 一个 与原来应力截然不同的新的应力场， 开采活动在煤、 岩和支 护物上引起的力就称为矿山压力。 通常情况下， 煤矿在矿 山 压力作用下会发生一系列的变化， 出现诸多力学现象， 比如 围岩变形、 挤入巷道、 冒落、 支架变形、 坍塌、 巷道底鼓等。因 此， 矿 山压力必然会给回采工作面带来不同程度的危害， 从 而对整个煤矿 生产 工作 造 成影 Ⅱ 向， 严 重会 导致工作 面或 回、 进风巷垮塌 ， 再掌握不好周期压力 ， 如果采区准备巷道预留 煤柱偏小 ，很可能会对采区准备巷道压垮、影响通风和运 输 ， 造成不可估量的经济损失或人员伤亡。 2 回采工作面顶板分类 虽然 各种 煤层 埋藏 深度 和地 质构 造 不 同 ， 但 处理采 空 区、 支护工作面 的主要 目的仍是控制围岩 ， 避免其被破坏 、 变形等， 为生产工人提供一个安全的工作空间。在对回采 工作面支护过程中 ， 主要是对顶板岩层进行 支护 ， 且采 空 区处理和工作面支护、 两巷管理都称为顶板管理。顶板管 理根据岩层和煤层的相对特性与位置 ， 分为以下几种 伪项。伪项是位于煤层之上、 厚度不大、 易垮落、 由 碳质页岩组成 的岩层 ， 时常会随着 落煤垮落， 且厚度通常 在 0 ． 3 - 0 ． 5 m 以下 ， 不管是一次采全高 的巷道和厚煤层放 项煤工 艺 ， 伪顶都 会 随工作 面 的推 进 随采随 垮。 1 31 ②直接顶。直接顶是位于煤层或者伪顶之上的岩石 ， 往往由泥质页岩、 砂质页岩等组成， 一层或者多层。 一般情 况下 ， 如 果撤 回支 架 ， 直 接 顶就会 垮 塌 ， 如 遇坚 硬 的砂质 泥 岩也 会随放 顶步 距 的加 大 会垮 落。 ⑧老顶。老顶指直接顶上方一定距离内、 坚硬且厚 重 的岩 层 。老 顶一般 由砂 岩 、 砂砾 、 石灰 岩 等组 成 ， 位于 直 接 顶之上或可能位于直接煤之上。往往老顶不会直接垮落， 并且在采空区上 方维持很大的悬露面积， 随支架拉移达到 一 定距离后 ， 老顶垮落， 工作面出现初次来压， 顶板和煤帮 压 力增 大 ， 之后随 工作面 推进 出现 周期来 压 。 如果按照顶板管理分类， 可以分为以下几种 ① 中等垮落性顶板。直接顶一般厚 ， 为松软的岩层， 往 往会随着回柱 、 移 架而垮落， 但是垮落的岩石块难 以填 满 采 空区。 坚硬顶板。坚硬顶板包括难垮落的顶板和极难垮落 的顶板。在这两种情况下 ， 老顶岩石往往直接覆盖于煤岩 层 上 方 ， 不 会随着 回柱 、 移 架 而垮 落 ， 由于该 层 岩石 比较厚 且 坚硬 ， 有 时会悬 露相 当大 的面积 而不 会垮 落。 ⑧ 塑性弯曲顶板。 由于直接 顶具有一定 的厚度和硬 度， 回柱后会呈现塑性弯曲下沉而 非垮落， 并逐渐与底板 接触 ， 发生在工作面落山的顶板会逐渐下沉 ， 直至形成 自 然平衡拱。 3 回采工作面矿压和顶板管理与控制措施分析 3 ． 1类拱式结构顶板控制与管理。对类拱式结构顶板 控制 需要 遵循 的原 则 是 “ 支与护 ” 。这种控 制 方式主 要是 通 过一定 的支护强度对煤矿 回采工作面及采 空区上 方类拱 式结构的失稳条件或者状态进行平衡 ， 这时采用的支柱初 撑力需要平衡于直接项的岩石重量。 工作面需要支架或支 柱达到规定 的初撑力 ， 两巷落山采用铺设塑料网或金属 网． 护顶、 支设切顶密柱 ， 巷道超前维护可以打加 长的锚 索进 行补强支护 ， 确保直接顶 的完整性 ， 对类拱式结构顶板进 行有效 的控制 ， 提高 回采工作面顶板管理的水平 ， 避免产 生较大的矿压给工作带来影响。 3 ． 2 拱 梁式结 构 顶板 的控制 与管理 。拱梁 式结 构顶板 的控制原则是“ 支” ， 支主要是指所选用的支护强度应能够 支撑 住 直接 顶 的岩石 重量 ， 并尽 可 能减 少 直接 顶和 老顶 之 间的离层。同时， 还需要对采空区上方拱梁式结构以及工 作面空间的失稳状态得以平衡 ，支架顶梁要支撑住项板 ， 不能压 成“ 死架 ” ， 同时掘进时两巷要采用主动支护 ， 即使 用打锚索、 锚杆 的方式等， 超前维护要达到 2 0 0米以上。 3 ． 3 梁式结构顶板控制 与管理。梁式结构顶板控制的 原则是“ 支与让” 。由于直接顶比较完整且 坚硬， 为减少矿 压强度 ， 应强制采用放顶法对顶板进行处理 ， 并通过支柱 可缩量 的调节， 使其能更好的适应于梁 一拱梁式结构与梁 式结构项板并存的状态 ， 避免直接顶断裂下沉。这就要求 工作面推进的速度必须大于周期压力的来压步距 ， 当老顶 来压时， 压力始终在落山侧 ， 对工作面煤帮的压力减小 ， 避 浅析煤矿机电对煤矿成本 的影响 王爱垠 兖 州 煤 业 股 份 有限 公司 北 宿 煤 矿 摘 要 在 煤炭经济持续低迷 的情况下 ， 煤矿企业 为创 效益 ， 竭尽 全力 降低 成本。 由于煤矿机 电在煤矿 中的重要作用 ， 在成本 中占有相 当大的比例。控制机 电成本 ， 是 煤矿 的重要任务。本文从各个方面论 述和 探讨 这个 问题。 关键词 煤矿机 电成本控制 煤矿机 电在煤矿组成中占有一定 的重要地位 ， 其作用 非同一般 ， 可以说机 电就是煤矿 的命脉 ， 离开机 电煤矿将 无法作业和生产 ， 因此煤矿机 电的部署和运用对煤矿成本 会产 生 一定 的影 响 ， 从 以下几 个 方面来 分析 。 1煤矿成本的构成 按照我国现行会计制度规定， 原煤生产计算采用制造 成本法。原煤产品的制造成本包括材 料 木材、 支护用品、 火工用品、 大型材料、 配件、 专用工具、 自用煤、 劳保用品、 建工材料、 油脂及 乳化液、 其 它材料、 材料成本差异 、 提取 的包 干工 资 包括 使 用 的包 干工 资和 结 余 的包 干工 资 、 提 取的职 工福利费、 电力 、 折 旧费、 提取 的井巷工程费、 提取 的维 简 费 、 修 理 费 、 安 全费 用 以及其 他 支 出。 从煤矿成本组成来看 ， 煤矿机 电所投入 的费用含在 电 力、 维简费、 修理费、 安全费用中。煤矿要生产一般来说机 电先行 ， 有了机械和 电力 ， 才可以作业 ， 这个成本非但不能 消减还会逐步增 多， 随之而来的折 旧费和包干工资就产生 了。机 电的成本特点在于它的不断增长。 2煤炭企业成本特点 煤炭生产系地下开采业 ，其成本构成 不同于其他 产 品。以下是煤炭产品的成本特点 ． 2 _ 1煤炭生产所消耗的材料不构成煤炭产品实体。也 就是 说 ， 所消耗的部 分材料能够替代或循 环使用 ， 这会在 一 定程度上降低煤炭生产成本。另一方面， 煤炭生产所消 耗 的材 料 不构成 产 品 实体 ， 因 而产 品质 量不 会 因所消 耗 的 材料的品种或质量而受到影响， 切忌用质量成本的一般原 理 进行 成本控 制 。机 电设备 设施 虽然 可 以回 收复 用 ， 但 大 部分一旦安装完毕， 几乎就成 了永久建筑 ， 如 变电所、 风机 房、 提升机房、 天轮、 绞车房 ， 而提升机、 绞车 、 变压器等服 务年限到 了， 折 旧后几乎没什么价值。随着大型机械 系统 的安装 ，电缆及架线设施的消耗也是不可复用的成本， 控 制成本需要从源头抓起。 2 ． 2 地质 条件和生产技术水平是影Ⅱ 向煤炭 成本 的主 导因素。在生产过程 中， 地质水文条件、 煤炭开采方式、 生 产设备 的先进 程 度、 生产 队 的技术 水平 等都 是 影 响煤炭 成 本的主要因素。 水文地质条件及技术水平是所有成本影 响 因素 中最关键 的两个因素。并且产量 因素引起 的成本变 化 ， 其程度远不及其他影响因素所引起的成本变化。鉴于 此 ， 企业必须采取 多样性的方法手段进行成本控制 ， 规划 成本核算流程。企业与企业之间由于生产情况的差异性 ， 其成本管理水平也会有所差异。即便是同一企业 ， 在不同 的生产阶段 ， 煤炭成本也会呈现出差异性。基于矿井服务 年限进行机 电成本的分析 ， 通常服务年限越长机 电成本越 少， 而从机械化程度来看 ， 机械化 程度越高 ， 机 电成本越 大 ， 这也属于安全投入费用。总体上分析 ， 煤矿 的服务年限 决 定着 机 电成 本 的投入 ， 开 采开 拓 方式 对机 电成本 的影 Ⅱ 向 远不如矿井的服务年限。 2 ． 3 在矿井的整个服务年限内， 煤炭成本 的变化有一 定规律可循。煤炭成本在整个服务年限内呈上升趋势。大 上 接 第 1 3 1页 免发生滚帮、 塌顶的事故。 如阳煤集 团二矿开采的 1 5号煤 层 ， 当工作 面 推 进 到 4 0米 以后 ， 老 顶 才会 垮 塌造 成 裂 隙 ， 上 巷 高抽 巷 才会 抽放 瓦斯 ，解 决 落 山角 瓦斯 大 的问题 ， 同 时两巷的超前距离也会缩短 ，支设 丌 型梁 的排数也会减 少。 3 ． 4 整体垮塌式顶板结构控制与管理。整体垮塌式项 板 结构 控 制 与管理 的原 则 是 “ 支 ” ， 整体 垮塌 式 项板 结构 顶 板 的周 期来 压 并 不 明显 ， 在 回采 工作 面 的主 裂 隙发 育 方 向 平行于工作面方向时 ，会导致弯坏的顶板变为剪切破坏 ， 直接顶薄弱的部分区域 ， 基本项形成垮塌式结构。在采用 “ 支 ” 方式对该结构进行控制前 ， 需要通过强制放顶 ， 弱化 顶板来压强度 ， 将裂隙方向与工作面方向的夹角调节到大 于 1 2 o ， 从而使采用 的支护强度能平衡采 空区与工作面 的 压力 ， 避免出现局部整体垮塌式的形式， 有效的提高了顶板 管理水平和质量 ， 确保回采工作面开采活动的顺利进行。 3 ． 5采用新技术合理分析顶板来压规律。我们要从掘 进工作面顺槽开始就加强顶板压力监测 ， 原先是通过顶板 离层仪观测巷道的压力变化 ， 现在可以从掘进时就安 设在 线监测压 力表 ， 从掘进至 回采完结束， 不定期 的对顶板变 化的时间、 压力大小通过压力数据转换 为数字的形式同 电 脑连接起来 ， 制成压力变化图表。从而分析出某一号煤层 开掘、 开采后的压力变化数据 ， 提供有用的压力参数 ， 指导 生产实践中在哪一时间采取哪种防范措施。 4 总 结 在煤矿安全生产管理中， 煤矿回采工作面矿压 与顶板 管理 是 其最 重要 的组 成部 分。由于矿 山压 力 可能会 给 回采 工作 面 造成 不 同程 度 的危 害 ， 那 么煤 矿企 业 必须 针 对各种 煤层 的覆存地质条件、 开采经验、 现代科学新技术的应用 如掘 进和 回采期 间 的矿压 在 线监 测 ， 结合 回采 工作 面 顶板 的 实际特 点 ，采 用 不 同的顶板 管理 与控 制原 则与 方 式 ， 提 高项板管理的质量与效率 ， 从而避免过大的矿压给工作面 造成危害 ， 确保煤矿生产活动顺利进行。 参考文献 【 1 J 刘海旗． 试析煤矿回采工作面矿压与项板管理f J 】 ． 江西煤炭科 技 ， 2 0 1 4 ， 0 1 9 1 9 3 ． 【 2 】 张德 良． 浅析煤矿 回采工作面矿 压与顶板 管理【 J ] ． 科技信 息 ， 2 0 1 0， 3 2 3 41 ． 【 3 】 李虎威． 基于 MA T L AB ／ V C的回采工作 面顶板 管理 系统研 究 【 D 】 ． 西安科技大学 ， 2 0 0 9 ． 1 3 2