建新煤矿综放工作面煤墙片帮冒顶原因研究和防治对策

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1、建新煤矿综放工作面煤墙片帮冒顶原因研究和防治对策　　【摘要】通过对建新煤矿综放工作面顶板、煤壁现状的现场观测和分析，总结出综放工作面煤壁片帮、端面顶板冒落的特点、形态和煤壁片帮冒顶的原因，提出了综放工作面顶板控制措施，对现场应用具有非常理想的效果和使用价值。【关键词】综放工作面片帮冒顶建新煤矿现已开采四个工作面，均位于41盘区，全部采用综合机械化放顶煤采煤法，全部垮落法管理顶板。工作面开采煤层为4-2煤层，倾角1～3°，平均2°左右，煤层近水平；煤层平均厚度5.65～9.95m，机采高度3.2m。煤层含夹矸1～3层

2、，结构简单，夹矸厚度0.10～0.50m，平均0.30m。工作面倾斜长度180～200m，推进长度890～1200m。工作面在生产过程中片帮冒顶现象时有发生，通过现场实际观测，总结分析片帮冒顶的特点、形态和原因，并提出了相应的应对措施，对现场应用具有非常理想的效果和使用价值。1煤壁片帮冒顶的特点及形态1.1倒墙式片帮5煤壁上、下部片帮深度大致相等且多发生在采煤机滚筒后10m范围内，深度一般为200～400mm，主要是受平行于煤壁的节理，采煤机采动和支承压力作用的影响。这种形式的片帮出现的频度较大，在工作面周期来压期

3、间尤其明显。1.2半煤壁片帮一般多发生在沿厚夹矸下部与煤层的交线以下较深的片帮，深度一般300～500mm。造成半煤壁片帮的原因是复杂且多样的，主要是由于煤体酥软，在支承压力的作用下，煤层与夹矸发生离层而引发的。在煤壁片帮冒顶中，半煤壁片帮发生的概率较小，一般主要出现在初采初放期间调整机采层位时。1.3滑坡式片帮当发生半煤壁片帮时，煤壁上部会沿着斜面下滑，并在端面上形成较大面积的空顶，深度一般为1～2m。造成半煤壁片帮发生的原因，主要是由于倾斜的煤层、断层、包裹体、节理以及移架时煤壁承受力的增大。在煤壁片帮冒顶中，

4、滑坡式片帮发生的概率要比半煤壁片帮大，在正常生产期间特别是周期来压期间较严重。2煤壁片帮冒顶的原因分析2.1煤壁片帮的原因分析5煤层节理、裂隙较发育，同时受到工作面推进方向近似平行的影响。在工作面推进的过程中，煤体强度随着基本顶发生周期来压而降低，这增大了塑性区的范围，此时裂隙在支承压力作用下产生的发育，会增加煤体向外的位移量，从而造成煤壁片帮的发生。2.2端面冒顶原因分析一般而言，煤矿片帮冒顶是矿山压力作用下，煤体因破碎下滑而发生的矿压显现现象。煤体强度会随着裂隙的发育而降低，这将增大塑性区的范围。在支承压力的作

5、用下，塑性区的煤体向外的位移量将增大，最终向外的位移量将达到极限平衡状态，当支承压力增加或煤体强度降低时就会发生片帮冒顶的趋势。从这里的分析可知，煤壁片帮冒顶发生的关键原因是节理裂隙的发育，而煤体的块度在很大程度上受到裂隙密度的影响。节理面处于相对平整的状态，当两面相对位移量较小时，凹凸不平处的相互咬合作用将增大两节理面间的摩擦力；当两面相对位移量较大时，凹凸不平处的相互咬合作用将不能发挥其原有作用，此时的煤体将处于不连续状况，支护受力不再均匀，从而造成煤体片帮冒顶的发生。（1）造成冒顶发生的内在因素，主要是煤层中

6、的节理、层理、断层、包裹体等地质构造发育而引发的煤体酥软；（2）造成冒顶发生的第二个重要因素，是支架工作状态的不佳。支架工作状态不佳主要表现在以下方面：当放顶煤支架的使用年限较长时，支架各部件都处于严重老化的状态，支架串、漏液及自落现象严重；支架的移架速度较慢，使5得空顶时间延长；支架的顶溜力不够；支架的初撑力达不到要求；不能够及时使用护帮板等。（3）造成冒顶发生的第三个重要因素，是采煤工艺的落后，如返空刀装煤延长了空顶时间。（4）造成煤壁片帮发生的一个重要因素，是长时间的停采。顶板下沉量与观测时间成正比，这就意味

7、着停采时间的延长，将增大顶煤的下沉量，从而增加煤壁及端面区顶煤压缩破坏的严重程度。与此同时，由于节理面是相对平整的，当两面相对位移量较小时，凹凸不平处的相互咬合作用将增大两节理面间的摩擦力；当两面相对位移量较大时，凹凸不平处的相互咬合作用将不能发挥其原有作用，这将造成沿节理面的大位移量，使工作面出现台阶下沉，或严重片帮。3综放面防治片帮冒顶的措施5从前文的分析可知，造成片帮冒顶的原因多种多样，既有内在因素，又有外在因素，因此综放面防治片帮冒顶的措施主要包括以下几种：（1）对工程质量进行严格控制。要及时清理顶梁上的浮

8、煤，从而最大限度提高支架的有效支护面积；将采高严格控制在规定的范围内，确保支架达到最佳支护效果；工作面必须采直割平。（2）对设备进行及时的检修和维护，杜绝发生跑、冒、滴、漏液及自落现象，并且适当提高乳化液泵站压力，使支架工作阻力达到设计要求，保证支架工作状态良好，减少事故停采时间。（3）坚持及时使用护帮板，防止煤墙片帮。一旦出现较深片帮，及时在支架伸缩梁上垂