大采高综采工作面煤壁片帮原因及防治
大采高工作面煤壁片帮的防治措施
总第 ５ ３ ７期 ２ ． ２ 外在 因素
２ ． ２ ． １ 采 高
现 代矿 业
２ ０ １ ４年 １月 第 ｌ期
小。由于处于峰后压酥状态的煤壁还有残余应力的
存在 ， 在该 力 的作用 下煤 壁继 续发 生塑 性变 形 ， 形变 量 随着 时间 的延长 持续 增大 ， 当达到一 定 程度后 ， 煤
关键 词 大采 高 煤 壁 片帮 护 帮板 工作 阻力
１ ． １ 剪切破 坏
由于大采高一次采全 高采煤法具有 回收率高、
生产 能力 大 、 安全 性好 等显 著优 点 ， 推动 了大 采 高液
压支架和采煤机等配套设备 的研制 ， 掀起 了大采高
开采 理论 与技 术 研 究 的热 潮 。 目前 ， 大 采 高 一 次 采
上
沉， 煤壁受压 ， 在０ ＝ ＋ ４ ５ 。 剪切面上形成 一 ， 当
厶
＞ 时， 将 发 生剪切 破坏 ４ 。 。
１ ． ２ 拉 裂破 坏
１ 煤壁片帮 的机理
在未受采动影响时， 煤体本身是一个平衡体 ， 各 处应力都处于平衡状态。煤体采动后 ， 煤壁表面的
应 力 由原 来 的三 向受力 平衡 状 态变 为两 向不 稳定 状 态， 而 垂 直方 向在 支 撑 压力 的作 用 下 煤 体 将 产 生新 的节 理 和裂 隙 。支 撑 压 力 随 着 工 作 面 的推 进 而 增
式 中， 尺 为煤体抗拉强度 ， Ｍ Ｐ ａ ； Ｒ为煤体横 向拉应
２ 影 响煤壁 片帮的因素分析
２ ． １ 内在 因素
煤体是具有力学上 的不连续性和有条件转化性
（ ａ ） 剪切 破 坏 （ ｂ ） 拉 裂 破 坏
如何防止煤壁片帮
如何防止煤壁片帮
在采高较大、煤质较软、顶板破碎的回采工作面，冒顶事故多数是由煤壁片帮引起的。
因为靠煤壁这一侧的顶板是由煤壁支撑，在支承压力的作用下，煤壁很容易被压酥，再加上煤层本身松软，煤帮就很容易片落。
这样，破碎顶板在煤壁侧失去支撑，便容易冒落了。
在普、炮采工作面防止煤壁片帮，可以采用下面几种办法：
(1)落煤后，工作面煤壁应当采直采齐，及时打上贴煤壁支柱，使新暴露出的顶板得到支护，从而减少对煤壁的压力。
(2)如果采高大于2米，煤壁松软，有片帮现象时，打完贴帮支柱后，还要加打横撑将煤壁撑住。
打横撑的方法是，先把半圆木或板皮立着贴在煤壁上，用横撑一头顶住，另一头撑在贴帮柱上。
如果煤壁很破碎，可以在煤壁和贴帮柱之间横向填塞半圆木或板皮加以维护。
(3)在片帮严重的地方，如果截煤或放炮后煤壁上方已经塌落，应在贴帮柱上加托梁或者超前挂金属铰接顶梁，使托梁或顶梁伸人煤壁片落处，超前支护顶板。
(4)打眼时要合理布置炮眼，掌握好角度，顶眼距顶板不要太近。
每个炮眼的装药量要适当控制。
(5)落煤后及时挑顶刷帮，使煤壁不要向采空区方向倾斜，
最好使煤壁向工作面前进方向仰斜一点。
防止煤壁片帮不仅可以预防冒顶，还可以减少砸人事政。
在截煤或放炮后要及时清除伞檐和底根，保持煤壁齐整，也有利于移设输送机和打支柱。
仰采大采高工作面煤壁片帮影响因素分析及控制措施研究
仰采大采高工作面煤壁片帮影响因素分析及控制措施研究摘要：仰采大采高工作面煤壁片帮影响因素及其控制措施一直是煤矿安全生产中的重要研究内容。
本文通过分析仰采大采高工作面煤壁片帮影响因素、总结影响因素的分布规律、提出煤壁片帮安全控制措施，提出了仰采大采高工作面煤壁片帮影响因素分析及控制措施研究的解决方案，为煤矿安全生产提供了实践意义。
关键词：仰采大采高工作面，煤壁片帮，影响因素，控制措施正文：仰采大采高工作面煤壁片帮影响因素及其控制措施一直是煤矿安全生产中的重要研究内容。
首先，本文梳理了仰采大采高工作面煤壁片帮影响因素，归纳出五个主要因素：煤的物性性质、采空区开采方式、仰采大采高工作面的结构、巷道面上的压力和节点位置。
然后，通过分析影响因素的分布规律，解释了煤壁片帮影响因素如何导致煤矿安全生产带来威胁。
最后，本文提出了仰采大采高工作面煤壁片帮影响因素的控制措施，指出煤壁片帮应采用审慎的表面开采技术，要在工作面开采前后做好足够的支护，以及强调正确使用支护设施等，以控制影响因素并保证安全生产。
本文提出的解决方案为煤矿安全生产提供了实践意义。
本文为了更好地阐述仰采大采高工作面煤壁片帮影响因素及其控制措施，进一步分析了其影响因素及控制方法，针对不同影响因素，采用了多种控制手段，以求在控制煤壁片帮的影响因素的同时兼顾安全性。
主要包括在开采前后都要做好的足够的支护措施，采用审慎的表面开采技术；同时应采用多种较新的技术，如笼状屋脊、屋脊支护等支护结构，要求支护工作满足安全性要求；考虑到煤层应力变化对煤壁片帮影响，应该使用对煤层压力过大的测量技术和监测手段；把控巷道宽度的相关要求，以避免煤壁片帮的影响；正确地使用支护设施，使其更好地利用，以及按照规定正确使用支护设施，防止支护设施的滥用问题。
此外，还应提高煤矿安全管理水平，建立统一的煤矿安全监管制度，建立有效的安全生产机制，有效地监督和防范煤壁片帮影响因素。
总之，以上控制手段能够有效抑制煤壁片帮影响因素，保证煤矿安全生产。
大采高工作面煤壁片帮机理与防治探析
大采高工作面煤壁片帮机理与防治探析【摘要】随着矿山机械制造水平的提高，液压支架的支护性能也在不断提升，主要表现在最大支护高度与最大支撑压力参数上，因而推动了大采高一次采全厚采煤技术的发展，提高了煤炭资源采出率。
但同时也带来了一系列问题，如工作面易片帮等，可能导致机电设备损伤和威胁采矿工人生命安全，严重时能引发冒顶事故。
因此加强大采高工作面煤壁片帮管理与研究具有重要意义。
大采高工作面煤壁片帮有拉裂破坏与剪切破坏形式，主要影响因素有矿山自然条件、顶板压力、支架参数、工作面推进速度等，研究其机理有助于制定针对性强的防治措施，从而在保证煤炭采出率同时降低煤壁片帮几率。
【关键词】大采高工作面；片帮机理；片帮防治；支架引言我国煤炭资源储量相对较多，其中厚煤层含量占到2/5左右，开采量也占到原煤总开采量3/7以上，开采条件较好，综合机械化程度高。
随着液压支架性能升级，大采高开采技术应用愈发成熟，大采高从传统概念上的3.5m延伸至5m～6m，甚至接近7m，开采效率得到明显提高。
大采高一次采全厚开采技术与分层开采相比具有许多无与伦比的优势，如煤炭采出率高、安全性能好、巷道易于维护等，适用于缓倾斜厚煤层开采条件。
但随着采高的不断提高，一些负面影响也随着出现，如煤壁片帮等，一方面容易损伤工作面机电设备，另一方面也严重威胁采矿工人生命安全，严重时容易导致冒顶事故产生，进而扩大灾害影响范围。
由此可见，片帮问题成了制约大采高一次采全厚技术发展的主要影响因素之一，加强大采高工作面煤壁片帮管理与研究因此具有重要实践意义。
研究片帮问题应从片帮形式与片帮产生机理等方面着手，这样才能有的放矢地制定有效的防治措施。
1 煤壁片帮破坏形式由于煤壁承受顶板压力以及自身重力，其破坏形式主要表现为：拉裂破坏和剪切破坏。
（1）煤壁拉裂破坏。
煤壁拉裂破坏常见于脆性硬煤中，该类煤壁的容许变形量小，煤壁在顶板压力作用下产生横向拉应力，而横向拉应力不能通过煤体的变形而释放或者缓解，因此当横向拉应力大于煤体的抗拉强度时，煤壁发生拉裂破坏。
大采高综采面矿压显现及煤壁片帮规律研究
大采高综采面矿压显现及煤壁片帮规律研究近年来，随着我国煤炭采掘深度的逐渐增加，煤矿中经常出现大采高综采面矿压显现和煤壁片帮问题。
这些问题的出现，不仅对矿井的安全生产带来极大威胁，而且也对矿井的经济效益造成了很大影响。
因此，研究大采高综采面矿压显现及煤壁片帮规律，具有非常重要的意义。
1. 大采高综采面矿压显现原因大采高综采面矿压显现主要是由地质构造条件、煤层结构及工作面综采方式等因素综合作用的结果。
其中，地质构造条件包括构造形态和构造应力状态等；煤层结构主要包括煤体物理力学性质、煤层裂隙发育程度和煤层充水情况等；工作面综采方式包括综采工艺、采高、放顶时间等。
大采高综采面矿压显现表现为工作面瓦斯涌出量增加、煤层顶板下沉、立柱变形、煤柱顶片开裂、爆炸破坏等。
其中，立柱变形和煤柱顶片开裂是大采高综采面矿压显现的主要形式。
研究表明，大采高综采面矿压显现规律与煤层结构、采高、顶板岩性和顶板厚度等因素密切相关。
具体来说，煤层裂隙发育程度越高、采高越大、顶板岩性越脆弱、顶板厚度越小，大采高综采面矿压显现越容易发生。
二、煤壁片帮规律的研究1. 煤壁片帮的原因煤壁片帮是指在综采工作面上，煤壁上形成的岩屑块状体，常常会对采煤、支护工作造成严重影响。
研究表明，煤壁片帮的形成和发展与煤体物理力学性质、采煤工艺和支护方式、地质环境等因素密切相关。
煤壁片帮的表现形式主要有两种：一是岩屑块状体在煤壁面内部脱离落下；二是岩屑块状体在煤壁面外部裂开或脱落。
这些问题的出现，不仅对采煤、支护工作造成严重影响，而且还可能引起瓦斯爆炸等灾害事故。
研究表明，煤壁片帮的规律与地质构造条件、煤层厚度、煤体物理力学性质、采煤机工作方式以及支护方式等因素密切相关。
具体来说，煤壁片帮易发生于构造应力比较复杂的地质区域，或者是煤层厚度较小、煤体物理力学性质较脆弱的煤层中。
同时，采煤机的工作方式和支护方式也会对煤壁片帮的形成和发展产生影响。
综上所述，大采高综采面矿压显现和煤壁片帮问题的研究，对煤矿的安全生产和经济效益具有非常重要的意义。
长平煤矿大采高工作面煤壁片帮及原因分析
产能经济长平煤矿大采高工作面煤壁片帮及原因分析任大鹏 山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司成庄煤矿摘要：煤壁片帮一直制约着煤矿安全生产的重要因素之一，煤壁片帮的原因的探究是前提。
本文以长平煤矿大采高工作面为研究背景，实测了煤壁片帮情况，并对煤壁片帮的原因进行了定性、定量分析，为制定煤壁片帮措施提供了良好的基础。
关键词：煤壁片帮；大采高；片帮原因中图分类号：TD323 文献识别码：A 文章编号：1001-828X(2017)003-0367-02煤壁片帮属于典型的矿山压力现象之一，是严重制约煤矿安全生产重要影响因素之一[1-2]。
煤壁片帮是工作面上发生一种动力现象，尤其是在厚煤层较硬煤层中，煤壁片帮发生时伴随较大的动力现象，使人或者设备发生不同程度的折损和伤害，而煤壁防治之前，需要清楚的了解煤壁片帮情况和煤壁片帮的原因则至关重要[3-4]。
一、工程概况长平煤矿目前主采3＃煤层，煤层厚度平均5.84m，采用综合机械化一次采全高采煤工艺，煤层老顶多为细粒砂岩，平均厚度11.2m，直接顶为砂质泥岩，平均厚度为2.94m，直接底为砂质泥岩，平均厚度为1.94m，老底为为粉砂岩，平均厚度为1.50m，由于煤层厚度比较大，工作面回采时经常发生煤壁片帮的情况，严重制约了矿井的安全高效生产。
二、长平煤矿煤壁片帮形式以及实测情况１．煤壁片帮形式长平煤矿煤壁片帮主要形式有重力滑落式片帮、压剪式片帮和横拱形片帮。
重力滑落式片帮最为常见，片帮深度较小;压剪式片帮主要发生在顶板来压期间，片帮深度大;横拱形片帮在工作面内较少发生，多发生于巷道内。
当工作面通过构造带时，工作面煤壁受力复杂，片帮严重，各种片帮形式均有出现。
２．工作面煤壁片帮实测工作面片帮情况实测情况如下:初次来压期间煤壁片帮比较严重，最大片帮深度为1.8m，片帮位置在煤壁中间，煤壁片帮长度为工作面长度的62％；工作面周期来压期间，片帮深度最大1.5m,片帮累计长度约50％,片帮高度也主要煤壁中间；非来压期间，煤壁片帮最大深度1.0m，片帮率一般为30％。
大采高综采工作面片帮加剧机理分析及防治措施
大采高综采工作面片帮加剧机理分析及防治措施摘要：大采高综采工作面易发生片帮，如果不及时采取有效措施，将严重影响工作面正常生产。
据统计，大采高综采工作面支架围岩事故总量是一般综采工作面的数倍。
因此，分析煤壁塑性变形条件下的破坏机理，并从理论上对片帮时效性进行解释，才能更加深入地研究煤壁片帮的内在机理，这也是煤壁片帮控制急需解决的关键技术问题。
本文分析了大采高综采工作面片帮加剧机理及防治措施。
关键词：大采高综采工作面；片帮加剧机理；防治措施；前言：当采高从4m左右提高到6.5m（8m神东矿区）以上时，煤壁片帮有可能出现质的变化，片帮的深度和频率可能大幅增加，从而导致冒顶加重，严重制约工作面安全高效生产。
对不同采高下的工作面围岩关系进行数值模拟试验，探索不同采高下的临界片帮高度，并提出控制片帮措施。
1 概况大采高综采是指使用综合机械化开采的方法一次开采全厚3．5m 以上的长壁采煤法。
实践表明：与分层综采相比，大采高综采具有生产能力大、单产高、巷道布置简单、工序简单、巷道掘进量和维护量小、回采工效和采出率高、吨煤成本低、顶板易管理或（全部垮落式顶板管理）的优点；与综放开采相比，具有采出率高、含矸率低、煤尘小等优点。
可见，大采高综采是一种值得在厚煤层开采中推广的高产高效的采煤技术。
但由于大采高综采工作面采高大、覆岩破坏高度大、矿压显现剧烈，煤壁稳定性差、控制困难，已成为影响大采高综采技术推广应用的基本问题之一。
2 大采高综采工作面片帮危害及机理2.1 大采高综采工作面片帮危害众所周知，煤壁片帮是煤体在矿山压力作用下，煤体破碎后滑塌下来的一种矿压显现现象。
煤壁片帮对工作面正常生产产生严重的影响：影响职工的人身安全与正常生产的进行。
人员在工作面工作或行走时容易被片帮煤砸伤。
煤壁片帮后，造成支架前端至煤壁间的空顶面积扩大，如顶板破碎，不及时支护，在顶板压力的作用下，片帮处易发生冒顶。
工作面发生片帮时，经常会产生大煤块堵住采煤机入煤口或转载机口的现象，影响采煤机运行和转载机的运行，一些大的煤块也会把工作面刮板输送机砸变形，给运输带来困难，造成停机，直接影响生产。
综放工作面煤壁片帮冒顶机理及防治技术
综放工作面煤壁片帮冒顶机理及防治技术煤矿顶板的不断放顶，是安全生产的重要问题，也是影响安全生产的主要原因之一。
在当今的采矿工作面，常常面临着煤壁片帮冒顶的情况，这对工作面的安全生产构成了极大的威胁。
因此，研究和掌握综放工作面煤壁片帮冒顶机理及防治技术，已成为当今安全生产研究的重要内容之一。
综放工作面煤壁片帮冒顶机理主要包括以下几个方面：首先，煤壁片帮冒顶是由工作面或覆岩层的放顶力对煤壁片产生的活动力产生的。
当放顶力的作用下，煤壁片承受了很大的活动应力，使其脱离原先的压实状态，发生了拉力，形成帮冒顶的现象。
其次，煤壁片的帮冒顶还受到煤层的支撑状况等外界因素的影响，如支撑条件恶劣，煤壁片易受放顶力拉扯，引起煤壁片破坏。
最后，当煤壁片受拉应力时，煤壁表面开裂，会导致工作面顶板的放顶，给工作面作业活动带来一定风险。
针对煤壁片帮冒顶现象，必须采取有效的预防措施，防止工作面顶板放顶，从而确保安全生产。
首先，必须加强煤层的围岩支撑，做到良好的支撑体系。
其次，在掘进前，要精细测量煤层断面形状及煤壁片支撑条件，根据煤壁片倾向度，对煤壁片加以支撑，加强煤壁片的抗拉能力，时刻掌握工作面煤壁片的状况。
再者，安装煤壁片锚固架，利用煤壁片支撑系统，进行煤壁片加固保护。
最后，应采取顶板的稳定技术措施，例如增加实心顶板，用锚杆对顶板进行加固稳定，以防止放顶。
综上所述，煤壁片帮冒顶机理主要是由放顶力的作用下，煤壁片受拉应力而扭曲形成的帮冒顶现象，也受到煤层支撑条件的影响。
为防止出现煤壁片帮冒顶的情况，必须采取有效的技术措施，加强煤层的围岩支撑，精细测量煤层断面形状及煤壁片支撑条件，安装煤壁片锚固架，采取顶板的稳定技术措施等，以确保安全生产。
浅析大采高综采煤壁片帮机理与防治
浅析大采高综采煤壁片帮机理与防治【摘要】随着综采液压支架最大支撑高度与最大支撑力的不断增加，煤炭开采采高呈上涨趋势。
而采高是影响煤壁片帮的主要因素，因矿压显现加剧容易导致大面积片帮，进而引起冒顶事故，对矿山机械稳定性和生产人员生命安全存在潜在威胁。
本文旨在研究大采高综采煤壁片帮机理，在分析了大采高煤壁片帮的影响因素后，提出了增加防片帮板、加固煤壁、加快工作推进速度等片帮防治思想。
【关键词】大采高；综采；煤壁片帮机理；片帮防治措施1 引言大采高综采是对厚度大于3.5m的厚煤层一次采全高的开采方法。
然而，随着大采高采采高的增加，相应的支护高度和煤壁高度都要增加，这就导致矿山压力显现加剧容易发生较大范围和深度的片帮，片帮又极易导致冒顶事故。
这些事故不仅影响大采高综采的正常生产，损坏工作面设备，而且还威胁人身安全。
因此片帮问题也就成为制约大采高综采面安全高效开采的主要因素之一，只有有效地控制煤壁片帮，才能更好的发挥大采高综采的优越性，进而普遍推广。
2 煤壁片帮的机理煤壁片帮是矿山压力显现的结果，煤体在未受开挖影响时处于原岩应力状态，此时处于三向应力状态的煤体稳定，当煤体受开采影响后其应力平衡遭到破坏，水平应力迅速减小，在煤壁附近的煤体处于二向应力状态甚至单向应力状态。
由于大采高综采工作面煤壁高，煤壁的支承压力作用迅速增大，使煤体产生新的节理，大多煤体已处于破碎状态，其承载能力已经很小甚至已经没有承载能力，随着老顶的周期来压，煤壁会在节理最发育的地方最先受到破坏，当支承压力达到一定值后，煤体加剧破坏，从而造成煤壁片帮。
3 影响大采高煤壁片帮的因素3.1 采高采高是影响煤壁片帮的主要因素之一，根据现场经验，工作面顶板压力随采高增大而增大，从而工作面煤壁片帮的机率也相应增加。
如片帮与采高关系图（图1）所示，片帮深度随着实际采高的增大而呈非线性的增加，当采高超过一定值后，煤壁片帮深度急剧增加。
随着工作面的推进，在煤壁前方产生了支承压力，在该压力作用下，煤壁一定深度内的煤体首先破坏，并且呈现格里菲斯强度破坏特征，出现裂隙，该破坏区的范围与煤体强度及应力状态有很大关系。
大采高综采面矿压显现及煤壁片帮规律研究
大采高综采面矿压显现及煤壁片帮规律研究随着国家对煤炭资源的重视和需求的增加，大采高综采面矿压显现及煤壁片帮规律研究成为了煤炭行业的重要课题之一。
大采高综采面矿压显现及煤壁片帮规律研究，对于提高矿山生产效率、保障矿工安全、延长矿井寿命具有重要意义。
本文将针对大采高综采面矿压显现及煤壁片帮规律进行深入研究。
一、大采高综采面矿压显现大采高综采面矿压显现是指在煤矿开采过程中，由于巨大的开采压力，地表出现了一系列的地质现象。
这些现象主要包括地表沉陷、地裂缝、地表隆起等。
大采高综采面矿压显现是由于地下矿井开采导致地下岩层受力变化，进而产生地表变形而引起的。
大采高综采面矿压显现是煤矿开采过程中的一个常见问题，对于地表建筑、道路交通、地下水资源等产生了不小的影响。
对于大采高综采面矿压显现进行深入研究，有助于采取相应的防治措施，减少其对周围环境的影响。
二、煤壁片帮规律煤壁片帮规律是指在煤矿开采过程中，矿井煤壁和煤柱的变化规律。
随着矿山开采的不断进行，煤壁片帮会发生一系列的变化，包括煤壁的垮落、煤柱的变薄、煤层的裂隙等现象。
煤壁片帮规律的研究，有助于掌握矿井内部的变化情况，从而为矿山的安全生产提供参考依据。
煤壁片帮规律的研究，还可以为矿山采取相应的支护措施提供科学依据。
通过深入了解煤壁片帮的规律，可以采取钻孔注浆、悬灌浆等方式对煤壁进行加固，提高矿山的安全性。
对于大采高综采面矿压显现及煤壁片帮规律的研究，可以采用多种方法进行。
可以通过实地调查的方式，观察矿山地表和地下的变化情况。
可以通过地质勘探技术，分析矿井的地质构造和岩层变化情况。
可以通过数值模拟方法，对矿山开采过程中的压力和应力进行模拟计算，从而得出相应的结论。
除了上述方法外，还可以借助于现代科学技术手段，如卫星遥感技术、地理信息系统等，对大采高综采面矿压显现及煤壁片帮规律进行研究。
通过多种方法的综合应用，可以更加准确地掌握矿山的地质情况，为矿山的安全生产提供科学依据。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
大采高综采工作面煤壁片帮原因及防治
摘要:冀中能源股份公司葛泉矿1427工作面是回采2#主焦煤,煤层厚度3.2～4m,应用一次采全高综采机械化装备,工作面总体上贯穿下解向斜轴,由于工作面在初采时呈仰采、且煤层厚度在4米以上,煤壁极易片帮,造成支架与煤壁间端面距较大,直接顶较破碎,一度给生产带来困难。
本文分析了影响煤壁片帮的5个主要因素:采高、支架工作阻力、煤体的破裂角及节理面倾角、老顶回转角、停采时间等。
并通过研究得出防治1427工作面煤壁片帮的具体措施。
关键词:大采高综采煤壁片帮防治
1 大采高综采岩层运动的基本特点
1.1 在地下煤炭未被开采前,岩体在地应力场作用下处于相对平衡状态
当局部矿体采出后,在岩体内部形成一个采空区,导致周围岩体应力状态发生变化,从而引起应力重新分布,使岩体产生移动变形和破坏,直至达到新的平衡。
随着采矿工作进行,这一过程不断重复。
它是一个十分复杂的物理、力学变化过程,也是岩层产生移动变形和破坏的过程,这一过程和现象称为岩层移动。
当地下煤层开采后,采空区直接顶板岩层在自重应力及上覆岩层重力作用下,产生向下的移动和弯曲。
当其内部应力超过岩层重力的
应力强度时,直接顶板首先断裂、破碎并相继冒落,而基本顶岩层则以粱、板形式沿层面法向方向移动、弯曲,进而产生断裂、离层。
随着工作面的向前推进,受采动影响的岩层范围不断扩大。
当开采范围足够大时(0.2H～0.3H,H为采深),岩层移动发展到地表,在地表形成一个比采空区范围大得多得下沉盆地如图1所示。
1.2 煤层覆岩的移动形式
(1)弯曲
岩层发生弯曲变形是煤炭采出后必然的表现。
当地下煤层采出后,煤层上面有许多分层,一般有三层即:伪顶、直接顶、老顶。
煤炭采出后,伪顶、直接顶先冒落,随着采空区面积的增大和时间的推迟,老顶及以上岩层开始下沉直到地面。
在岩层下沉的同时有岩层的拉伸断裂,会出现断裂破碎的现象,虽然岩层的原始结构被破坏了,但垮落后的一些特性还是不变的。
最特殊的就是层里还是不变。
(2)顶板冒落
地下的煤炭资源被采出后,岩层的强度受到覆岩的重力的影响,当岩层的破断极限达到时,伪顶、直接顶、老顶开始断裂和破碎,把采空区充填满。
岩层原有的结构特性被改变。
煤炭采出后,立即冒落的是伪顶,随着工作面的推进直接顶垮落充填采空区。
起到支撑顶板继续下沉。
(3)岩层剪切
煤层在地下的埋藏大多数都不是水平的,覆岩的自重力方向、岩层的层理面、两者不垂直。
煤层上方的覆岩受自身的重量的作用,会产生多种形式的弯曲和运动,破坏。
主要有沿层面法线方向弯曲、沿层理面方向的移动、相邻岩层的剪切运动。
岩层的倾角越大弯曲和移动越明显。
2 大采高煤壁片帮的影响因素
2.1 采高对煤壁片帮的影响
经过多年的实践经验,工作面顶板压力随着煤层的采出高度的增高而增大,工作面前方煤壁的支撑动压也随之增大,这样一来加剧了煤壁片帮和冒顶。
2.2 支架工作阻力对煤壁片帮的影响
根据赵宏珠等人的研究,煤壁片帮与支架工作阻力存在下列的关系:
C=636.72-127Pm
式中,C——煤壁片帮深度;Pm——支架最大工作阻力。
2.3 煤体的破裂角及节理面倾角对煤壁片帮的影响
煤层采出后,煤层顶板受自重的影响压缩煤壁,工作面向前不断的推进,顶板出现周期性的垮落,由于工作面的前方存在有超前支承压力。
前方的煤体大部分都被压碎了。
出现多处裂隙。
在周围压力一定的情况下,煤体的破坏程度随着节理面倾角的增大而增大。
当节理面倾角增大到β=45°+φ/2,其中φ为内摩擦角,此时破裂面上的剪应力取得最大值,所以该断面最容易破坏。
但是,如果破裂面与节理面出现平行的情况,岩层的破裂面受到应力的影响将出现闭合的状态。
两破裂岩层之间受摩擦力的影响,一般不会导致煤壁片帮。
如果破裂面与节理面不平行而形成一定的夹角,煤壁前方出现自由块体,煤体受到超前支撑力的影响自由块就会脱离煤体,这就是所谓的片帮。
2.4 老顶回转角对煤壁片帮的影响
随着工作面的连续推进,老顶不断的出现周期来压,破断的老顶之间发生回转,在这期间工作面顶板的压力急剧增大,顶板会出现下沉。
这种运动。
由于岩性的不同岩层的破断转角也不同,岩层的破断转角不同对煤壁片帮的影响不同。
我们把相同转角下所形成的破坏岩层区域,叫做剪切破坏带,该带的位置与老顶的断裂位置有关,在这里值得特别指出的是压缩破坏区内岩体的块度及排列状态,将决定煤壁是否能片冒下来,而裂隙的密度在很大程度上决定着端面处煤体的块度。
综上所述,由于超前支承压力的影响,煤体内部有不同程度的破坏。
在岩层周期来压时,顶板破断使工作面前方顶煤出现移动,促使工作面前方的煤体出现自由状态,使煤体的抗剪能力大大降低,摩擦力减小,很容易导致煤壁片帮。
2.5 停采时间对煤壁片帮的影响
通过长期的观测结果和实践总结,工作面连续向前推进,顶板的下沉量主要有两个影响因素:顶板周期性垮落、停采时间。
顶板的下沉量随着停采时间的长短而增大或减小。
所以停采时间越长煤体破碎越严重,越容易产生片帮。
同时,由于破断岩层面不平整,两面的移动量较小,当破断岩层面平整时,两面位移量较大时,应力挤压煤体。
这是工作面会出现台阶下沉,导致煤壁片帮,所以停采时间对煤壁片帮的影响也是主要原因。
3 防治煤壁片帮的措施
根据大采高综采岩层运动的基本特点和对大采高煤壁片帮的影响因素等分析,结合1427工作面实际情况,可以从以下几个方面进行煤壁片帮治理。
由于煤壁支护不及时,煤壁留有伞檐,造成片帮加剧、煤壁管理困难,为此采取以下措施:
(1)采煤机割煤前必须保持支架为超前架状态,及时将护帮板打至护帮位置,而且保持护帮板完好,若有损坏要及时更换。
考虑到仰斜开采的特点采用端头斜切进刀,及时移架以减少顶板和煤壁空顶、空帮时间,防止煤壁片帮引发机道冒顶。
(2)如果工作面出现片帮,及时打单体靠帮,单体之间用料背实煤体。
来减少煤体破碎,防止因片帮扩大,而导致事故。
(3)工作面通过煤岩破碎带或老顶来压时,煤壁成大块状片落,有一定的自稳能力时,采用注浆加固煤壁。
(4)当煤岩都很破碎、松软时,用聚胺酯加木锚杆技术对煤壁进行超前加固。
参考文献
[1]徐永圻.采矿学[M].徐州:中国矿业大学出版社,2005.
[2]李广申.矿山压力规律及控制措施[M].徐州:中国矿业大学出版
社,1991.
[3]温运峰,高永格,蔡振禹.对厚煤层综采面煤壁片帮冒顶严重的原因分析[J].河北建筑科技学院学报,2004,21(2):69－71.
[4]田取珍.倾斜长壁开采直接顶稳定性分析[J].煤炭学报:1991.。