裴亮

摘 要：當(dāng)前，在煤礦開(kāi)采過(guò)程中，大采高采是非常常見(jiàn)的采煤形式，其工作面煤壁的穩(wěn)定性控制比較復(fù)雜，做好該項(xiàng)工作，能夠提高煤礦開(kāi)采效果。基于此，文章主要以大傾角煤層長(zhǎng)壁大采高綜采工作面為例，對(duì)其煤壁的穩(wěn)定性進(jìn)行了分析，以期能夠?yàn)槊旱V開(kāi)采奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：大傾角煤層；大采高采工作面；煤壁；穩(wěn)定性

在煤礦開(kāi)采過(guò)程中，大傾角大采高采條件比較復(fù)雜，安全開(kāi)采難度也比較大，若煤壁失穩(wěn)則會(huì)降低大傾角大采高采的生產(chǎn)效率，誘發(fā)頂板失穩(wěn)形成冒頂，降低支架的機(jī)械效率，冒落的矸石塊在外部條件的影響下極易形成飛矸，影響煤礦開(kāi)采的安全。因此，對(duì)大傾角煤層長(zhǎng)壁大采高綜采工作面煤壁穩(wěn)定性進(jìn)行分析，對(duì)提高頂板穩(wěn)定性，保證采煤的安全，提升采煤效率有著重要意義。

一、大傾角煤層長(zhǎng)壁大采高工作面煤壁穩(wěn)定性影響因素

（一）采高對(duì)煤壁穩(wěn)定性的影響

在特定地質(zhì)條件下，采高會(huì)直接影響覆巖破壞狀況。根據(jù)粗略估算，經(jīng)化簡(jiǎn)可得如下頂板下沉量公式：

其中， 為頂板下沉量（m）； 為頂板下沉系數(shù)，特定的地質(zhì)條件下，其為常數(shù)；m為工作面采高；L為控頂距，m。通過(guò)頂板下沉量公式可知，地質(zhì)條件一定的情況下頂板下沉量與采高成正比關(guān)系，即采高越大，頂板下沉量越大，頂板的下沉可為高位巖層的運(yùn)移提供空間，此亦表明隨采高增大，同位置處頂板受影響層位升高。

（二）工作面?zhèn)涡苯菍?duì)煤壁穩(wěn)定性的影響。大傾角煤層角度大，設(shè)備等穩(wěn)定性降低，為減小傾角對(duì)于機(jī)械設(shè)備穩(wěn)定性的影響，通常將工作面?zhèn)涡辈贾?，由于偽斜角的作用工作面?huì)形成偽傾角，偽傾角與煤層傾角、偽斜角滿足以下關(guān)系：。偽斜角的大小將直接決定工作面傾角（偽傾角） 的大小，而偽傾角將替代煤層傾角直接影響工作面生產(chǎn)。

（三）支架支護(hù)阻力對(duì)煤壁穩(wěn)定性的影響。在大傾角工作面開(kāi)采過(guò)程中，支架阻力與礦壓的平衡關(guān)系對(duì)于工作面圍巖穩(wěn)定性控制極為重要。但是，由于大傾角大采高采的傾角比較大，矸石易向下滑移，容易形成上部懸空，中部填滿，下部填實(shí)的垮落形態(tài)，而下部采空區(qū)充填程度高能對(duì)很好的反作用頂板而易形成“支架—煤壁—矸石”支撐結(jié)構(gòu)，頂板承受的壓力即為支架、煤壁、矸石壓力之和，且支架支護(hù)阻力對(duì)煤壁的穩(wěn)定性影響較大。

（四）推進(jìn)速度對(duì)煤壁穩(wěn)定性的影響。推采過(guò)程中，頂板由于采空區(qū)提供了運(yùn)移空間會(huì)下沉，且此過(guò)程中時(shí)間會(huì)對(duì)頂板下沉量產(chǎn)生影響，實(shí)測(cè)中常常反應(yīng)出頂板下沉量是時(shí)間的函數(shù)。頂板下沉量越大，煤壁處應(yīng)力集中程度越高，高強(qiáng)度壓力的作用易影響煤壁穩(wěn)定性而發(fā)生破斷、片（滑）等破壞。

（五）煤體力學(xué)特性對(duì)煤壁穩(wěn)定性的影響。大傾角大采高開(kāi)采后，會(huì)形成支架——煤壁支承體系，頂壓經(jīng)硬頂傳遞形成支承壓力超前煤壁一段距離形成集中作用區(qū)，煤體在其作用下則會(huì)發(fā)生變形、運(yùn)移等破壞，若工作面屬于軟煤，則其承載能力弱，受高強(qiáng)度作用力時(shí)極易失穩(wěn)，且大采高采提供的變形空間大，更加劇了煤壁失穩(wěn)。

二、大傾角煤層長(zhǎng)壁大采高采工作面煤壁失穩(wěn)控制措施

（一）支架穩(wěn)定性的控制。在大傾角工作面開(kāi)采過(guò)程中，為了保證支架的受力，需要及時(shí)更換支架損壞的零部件，為支架的穩(wěn)定性狀態(tài)奠定基礎(chǔ)；工作面開(kāi)采后，技術(shù)人員應(yīng)及時(shí)移架，縮短空頂時(shí)間，并在較短時(shí)間內(nèi)將支架升到位，達(dá)到控制頂板所需阻力（初撐力），初撐力升至支架工作阻力的80%，調(diào)整好防倒、防滑裝置；開(kāi)采過(guò)程中，還需要及時(shí)打開(kāi)護(hù)幫板，提高其利用率，并在采煤、清浮煤時(shí)超前采煤機(jī)2-3架收回護(hù)板幫，采煤機(jī)過(guò)后立即打開(kāi)，降低煤壁采空區(qū)方向無(wú)約束狀態(tài)時(shí)間；加強(qiáng)工作面支架管理監(jiān)督制度，及時(shí)發(fā)現(xiàn)卸壓支架，并對(duì)此類問(wèn)題及時(shí)處理，防止支架在煤體開(kāi)采后出現(xiàn)支架阻力下降，而導(dǎo)致煤壁承受較高的壓應(yīng)力；加強(qiáng)員工培訓(xùn)，使其具備操控支架的基本技能。

（二）調(diào)整偽斜角。當(dāng)前，在大采高綜采工作中，其采高大都在3.5m左右，這樣能夠降低片幫冒頂?shù)膸茁?。因此，在控制煤壁穩(wěn)定性時(shí)，開(kāi)采人員應(yīng)嚴(yán)格控制生產(chǎn)期間的采高，并對(duì)生產(chǎn)班中的采高進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，及時(shí)與相關(guān)人員溝通，避免生產(chǎn)班中各區(qū)域不同采高的情況。此外，偽傾斜角在煤壁穩(wěn)定性控制過(guò)程中的作用也比較大，開(kāi)采人員需要依據(jù)工作面情況選擇合適的偽斜角，一般偽斜角度應(yīng)小于3°，并對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，確保工作面?zhèn)涡苯翘幱诤侠淼淖兓瘏^(qū)間內(nèi)，避免偽斜角過(guò)大或者過(guò)小而造成煤壁加、卸載應(yīng)力變化狀態(tài)。

（三）調(diào)整推采速度，優(yōu)化頂板預(yù)爆破。在大傾角大采高綜采工作中，推采速度直接影響著推采時(shí)間，進(jìn)而影響著煤壁受力時(shí)間。因此，要控制煤壁的穩(wěn)定性，就需要在工作面安全生產(chǎn)的前提下，適當(dāng)提高工作面推進(jìn)速度（大于3m/d），降低短期礦壓顯現(xiàn)程度，從而縮短同位置處煤壁受力時(shí)間。此外，在原有超前工作面上方深孔預(yù)爆破弱化頂板方案的基礎(chǔ)上，通過(guò)增添兩巷與工作面斜向切頂方式，能夠進(jìn)一步弱化硬頂，防止頂板懸露過(guò)長(zhǎng)、懸頂范圍過(guò)大，避免煤壁不穩(wěn)現(xiàn)象的發(fā)生。

三、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在大傾角大采高綜采過(guò)程中，其煤壁的穩(wěn)定性容易受到各種因素的影響，使得煤礦開(kāi)采效率及安全受到干擾。對(duì)此，煤礦企業(yè)在大采高綜采中，應(yīng)加大對(duì)煤壁穩(wěn)定性的控制力度，合理控制各工藝參數(shù)，提高煤壁的穩(wěn)定性。

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