２０１０年第２期 童 ｊｉ；斜技 １３７ 大倾角煤层下分层高档普采工作面 矿压显现、设备运转、施工难度影响浅析 杨超 （山东新查庄矿业有限责任公司，山东肥城２７１６１２） 摘要利用上下分层开采间隔时问、下分层开采高度及控顶距对矿压的影响，提出合理的顶板管理方式及支护设计，确定工作面设备防滑、 支架防倒、人员施工时的防滑措施。 关键词 下分层 大倾角 高档普采矿压显现设备防滑 人员防倒 中图分类号ＴＤ３２３ 文献标识码Ｂ 山东新查庄矿业有限责任公司３１２００西翼采区 主要开采３层煤，该煤层厚度为４．２—４．８ｍ。工作面 ２矿压显现、设备运转、施工难度影响分析 分两层开采，上分层已开采完毕，上分层推采时铺设金 ２．１ 上分层开采与下分层开采间隔时间的影响 属网为底分层开采制造人工假顶。该范围内煤层倾角 上分层开采时，顶板下沉值随着推进距离增加和 变化在１Ｏ一３５。之间，平均２２。左右，属大倾角煤层。 时间增长而增大。当上分层工作面推进１６０ｍ以后，顶 为安全有效开采该领域煤层，尽可能的回收有限的煤 板的沉降值可以达到采高的８０％，此时的顶板下沉速 炭资源，提高矿井回采率，延长矿井服务年限，选择了 度已非常缓慢，达到了稳定状态，因此在讨论底分层顶 ３ １２１２工作面作为第一个试验工作面进行底分层大 板的安全控制时，底分层开采距上分层开采间隔时间 倾角煤层采用高档普采采煤工艺的研究。 的长短是考虑的重要因素。只要条件允许，尽可能的 １工作面地质概况 增长间隔时间，这样可以大大减少空隙，增强顶板的再 生强度，有利于下分层的顶板控制。 １．１ 工作面概况 ２．２下分层工作面开采高度的影响 ３下１２１２工作面走向长２５５ｍ倾斜长度４９—９１ｍ， 在开采上分层时，控制顶板关键在于支护强度。 面积２１０３８ｍ２。煤层倾角为ｌＯ一３０。，平均２０。左右，其 在能够通过强化支护，人工强制放顶等措施达到安全 中工作面里段倾角大，切眼内达到３０。。 控制的情况下，采高应尽可能高些，以迫使顶板的冒落 １．２煤层情况描述 高度增大。这个冒落高度也即下分层的直接顶板的厚 工作面煤层为３煤层合层区下分层，厚度为１．６— 度，对决定底分层的安全采高有极重要的意义。 ３．５ｍ，平均２．１ｍ，煤层中部含有一层粘土岩夹石，厚０ 适当降低下分层的起始开采高度（比上分层），对 —０．４ｍ，平均０．２８ｍ，较稳定。 于顶板的安全控制极为有利，这样顶板就有较大的稳 １．３煤层顶底板情况 定性，因为顶板的间隙将被上分层增高的冒落矸石所 该面直接顶为人工假顶，由于人工假顶所用的金 补充，金属网以上的冒落的大块矸石也将会失去了冲 属网锈蚀，易断，局部顶板破碎。直接底为粉砂岩，厚 击功能，矸石沿倾斜向下的移动量也将大大减少，从而 ２．０ｍ，浅灰至灰色，钙质胶结，具层理。 增加了支柱稳定性。 ２．３控顶距对矿压的影响 收稿日期：２００９—０４—１１ 当金属网上冒落的矸石不能形成再生顶板，下分 作者简介：杨超（１９８２一），男，大专，２００３年毕业于华北科技学院 层再次冒落后又不是立即充填采空区时，由冒落岩层 安全与环境工程系采矿专业，现为山东新查庄矿业有限责任公司技 的内摩擦角决定其冒落形态。（如图１所示） 术科助理工程师。 检查和调整巷道的掘进方向和坡度；为保证贯通精度， 在斜巷中测角时考虑了经纬仪竖轴的倾斜改正。定向 加测陀螺定向边，并进行了平差，尽量增大导线边长， 时尽量消除外界不良环境条件对精度的影响；巷道贯 并用光电测距仪量边，对井下边长较短的测站，采取防 通后，实际测量、计算各种偏差值，进行精度分析。 风措施、光学对中、加大垂球重量、增加重新对中次数、 通过采取一系列措施，并在操作中严格执行煤矿 三架法或省点法测量，提高了仪器和觇标对中精度。 测量规程，实现了巷道精确贯通。 １３８ 糸瞧晨斜技 ２０１０年第２期 在初次放顶期间，控顶区内的支柱只支撑冒落的 较稳定的区域内，可以大大减少从采空区到煤帮的全 岩石，支柱承压很小，所以支柱实际上处于失稳状态， 当上层的大块矸石失去平衡，加上本来上分层中的空 隙区到下分层时更为扩大，其冲击功能是很大的，很容 易推垮工作面，只要一出问题就会波及很大范围形成 切断型的冒顶，大大减少人员伤亡的可能性。 大型的冒顶事故。 图１ 控顶距过小会使控顶区的支柱处于承压小而失稳 在初次放顶以后，如果冒落的矸石仍不足以充填 满采区空间，如图１所示的冒落状况，由于冒落角０的 存在，则使控顶区内，其中ＨｃｔｇＯ的距离中的支柱承压 值很小，越近采空区边缘愈小，这个区域的支柱全部处 于失稳状态，一旦上层顶板冒落，处于失稳状态下的支 护受到强大的冲击载荷，将会立即倾倒形成大面积冒 顶事故。 除上述两种冒落状况，还有一些其它不同的状态。 例如，当上分层冒落的矸石块度很大，随着下分层工作 面的推进和放顶回柱，开始出现大块矸石悬顶；当其失 去平衡后会产生旋转运动，旋转运动所产生的侧向推 力，往往将控顶区内的支柱推倒。 在大倾角工作面，金属网以上的冒落矸石在放顶 回柱以后并不落在冒落点的法线位置附近，它不充填 与其相对应的采空区，而是充填其下方的采空区。因 此凡是冒落厚度不能立即充满采空区的，随着放顶回 柱自下而上的进行，冒落矸石由上向下流动，必然会产 生采空区空顶现象，尤其在冒落矸石以上有大块度的 岩石时，更易被抽空。 这种抽空极其危险。当大块矸石突然冒落，会立 即冲垮该范围较小的控顶区，甚至向上扩展到全部工 作面。 适当增大控顶距，使工作面人员活动的空间处在 图２加大控顶距增加安全空间 只有适当加大控顶，存在较稳定的空间，才能使 支护有效和稳定。从图２可以看出，末排和末前排支 柱的支护效果是很差的，实例也证实了支柱几乎没有 承压。在这个地方增加支护强度增加特殊支架，都是 元济于事的。但在预留的较稳定的空间中，加大支柱 的初撑力，增加支护密度、增加支护强度、增设特殊支 架如：戗柱、戗棚，使支柱相互支撑连接，就可以起到稳 定和有效的支护作用，避免顶板冲击。 ２．４顶板对支架的影响 由于工作面假顶粘结差，顶板易漏矸，造成冒顶支 架不稳定，工作面顺面坡度较大，受其影响顶板将产生 向下的分力，在此分力作用下，工作面控顶范围内的顶 板将向工作面下方移动，使顶板岩层受拉应力作用，并 有将支架推向工作面下方的趋势，导致工作面支架失 稳。同时，随工作面坡度的增大，工作面机械设备（采 煤机和刮板输送机）在自重的影响下容易滑向工作面 下方，导致设备的稳定性较差。 同时，顶板漏矸极难控制，由于自重的原因，所漏 矸石全部流向工作面的下部。若控制不及时造成工作 面下部被漏矸淤满，也就是通常所说的“堵面”。影响 工作面的正常通风，甚至躲避不及时造成人身事故。 ２．５ 大倾角采煤工作面对于人员的影响 人员在倾角较大的工作面内行走、运输物料及施 工非常容易滑倒，导致意外事故发生。 ３ 结论 通过分析现场实际，借鉴先进的类似经验，采用较 实用的新技术、合理的开采方案，解决了大倾角煤层下 分层工作面采用高档普采工艺的技术难题。
