淺析大采高綜放采場礦壓顯現(xiàn)規(guī)律

摘 要：大采高綜放開采技術(shù)因其特殊的優(yōu)勢，越來越受到人們的重視。本文對(duì)大采高綜放工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律進(jìn)行了簡要分析，介紹了大采高綜放技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)狀，對(duì)煤礦的安全高效生產(chǎn)具有重要意義。

關(guān)鍵詞：大采高綜放 礦壓顯現(xiàn) 采礦技術(shù)

中圖分類號(hào)：TD322 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2012）12（c）-0078-01

近年來隨著煤礦機(jī)械化程度的不斷提高，綜放技術(shù)得到快速的發(fā)展。由于在開采厚煤層中綜采放頂煤所表現(xiàn)出來的諸多優(yōu)越性，綜采放頂煤采煤法在我國迅速發(fā)展。隨著我國經(jīng)濟(jì)快速的發(fā)展和對(duì)煤炭資源需求量的增加，一種新的放頂煤開采技術(shù)即大采高綜放技術(shù)誕生。由于我國特厚煤層儲(chǔ)量豐富，在開采過程中為了提高特厚煤層的采出率，越來越多的礦井采用了這一新技術(shù)。因此，在開采特厚煤層的諸多技術(shù)路徑中，大采高綜放采煤法將會(huì)成為重要的技術(shù)來發(fā)展，其前景非常廣闊。

1 大采高綜放開采技術(shù)的發(fā)展

隨著大采高綜放開采技術(shù)的不斷成熟，該技術(shù)在實(shí)現(xiàn)我國特厚煤層高產(chǎn)高效、安全開采中起著重要的作用。與普通綜放開采技術(shù)和大采高綜采技術(shù)相比，大采高綜放開采有以下優(yōu)點(diǎn)，其充分利用大采高開采技術(shù)和普通綜放開采技術(shù)優(yōu)勢，擴(kuò)展了放頂煤開采煤層厚度上限，工作面生產(chǎn)能力進(jìn)一步增加。由于加大了采煤高度，增加了頂煤的放出空間，有利于頂煤的充分松動(dòng)和垮落，回收率提高；由于工作面斷面增大，加強(qiáng)了工作面的通風(fēng)能力，滿足高產(chǎn)的通風(fēng)要求；采煤機(jī)與運(yùn)輸機(jī)等大功率綜采設(shè)備得到了充分的利用。隨著大采高綜放開采技術(shù)在我國不斷的發(fā)展，該技術(shù)的上述優(yōu)點(diǎn)為我國開采特厚煤層開辟了一條新路。近年來我國已經(jīng)研制了適合大采高綜放開采的新型放煤支架和相關(guān)的設(shè)備，綜放工藝和提高采出率的相關(guān)技術(shù)得到了較大的提高。在特殊地質(zhì)條件下開采特厚煤層中，大采高綜放開采技術(shù)也得到了較好的應(yīng)用，經(jīng)濟(jì)效益有了較大幅度的提高。特別是在我國一些地質(zhì)條件相對(duì)較好的礦區(qū)，大采高綜放開采技術(shù)達(dá)到了國際的領(lǐng)先水平。大采高綜放采（割）煤高度增大、放煤高度增大、上覆巖層破壞范圍擴(kuò)大導(dǎo)致工作面的礦山壓力顯現(xiàn)不同于普通綜放工作面，目前尚無系統(tǒng)的實(shí)測成果；大采高綜放支架既要滿足大采高穩(wěn)定性要求，又要適應(yīng)放頂煤工藝中頂煤控制要求，大采高綜放的煤壁片幫問題和支架合理工作阻力確定的問題尚未很好解決；支架—圍巖關(guān)系更為復(fù)雜，目前尚無系統(tǒng)的理論成果指導(dǎo)大采高綜放實(shí)踐。因此，研究大采高綜放工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律具有重要意義。

2 大采高綜采工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律的研究

目前，大采高綜采工作面事故發(fā)生率明顯高出普通綜采工作面，其主要原因是沒有對(duì)工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律的不明確，事實(shí)上，因?yàn)楣ぷ髅娌筛叩脑黾?，上覆巖層下沉加大，頂板壓力加大，從而給工作面的支護(hù)帶來很大問題。針對(duì)大采高綜采工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律，國內(nèi)外學(xué)者做了大量研究，得出雖然采高增加但是工作面來壓仍然具有明顯的周期來壓和初次來壓，隨著采高的增加，支撐阻力也會(huì)前移，符合普通采高的礦壓規(guī)律，但是因?yàn)椴筛叩脑黾?，煤壁片幫問題嚴(yán)重，另外，工作面和巷道受采動(dòng)影響較大。

國外研究學(xué)者對(duì)大采高工作面圍巖活動(dòng)規(guī)律研究發(fā)現(xiàn)，巖層結(jié)構(gòu)和巖性的不同對(duì)頂板的活動(dòng)規(guī)律起決定作用，開采深度的增加會(huì)加大來壓的強(qiáng)度和頂板的下沉量，其中主要做到針對(duì)不同的巖性和巖層厚度要做好支架的伸縮量的控制，在老頂周期來壓之前，隨著煤層開采高度的加大，煤壁的邊緣部分因較大的變形使得回采工作面的頂板下沉量略有增加，巖層在周期來壓時(shí)折斷的塊度和厚度、上覆巖層的垮落帶高度、煤壁前方的支承壓力范圍隨之增加。近年來，包括趙宏珠、弓培林、郝海金在內(nèi)的學(xué)者也做了大量的研究工作，得到很多有價(jià)值的結(jié)論。雖然老頂?shù)膩韷翰骄嗪筒筛哧P(guān)系不大，但加大采高會(huì)是上覆巖層產(chǎn)生很多的破裂面，且形成很大的采落空間，另外在做數(shù)值計(jì)算時(shí)，把直接頂當(dāng)作是損傷體，得到的結(jié)果更貼合實(shí)際數(shù)字。理論和實(shí)際觀測發(fā)現(xiàn)，在大采高工作面提高支架工作阻力并不能明顯改近圍巖的受力狀態(tài)，這是由于較大的下落空間造成上覆巖層的很大破裂。

目前支架工作面阻力的確定主要還是依靠現(xiàn)場實(shí)測技術(shù)，同時(shí)結(jié)合有效的理論分析。在確定支架工作阻力時(shí)，主要考慮支架能及時(shí)支護(hù)的地區(qū)，同時(shí)避免應(yīng)頂板下沉造成的距離。另外，對(duì)于直接頂較厚的情況，要充分考慮直接頂?shù)暮穸?，充分考慮頂板的不同情況，并結(jié)合實(shí)測數(shù)據(jù)及時(shí)有效分析和反饋。統(tǒng)計(jì)類比法、工作面頂板與底板的移近量法以及巖石自身重量法是目前的主要應(yīng)用的三種方法，在巖石自身重量法中把采高看作是自變量，大采高液壓支架的阻力看作是因變量，并且二者呈線性關(guān)系即采高增大，大采高液壓支架的阻力也會(huì)隨著增加。統(tǒng)計(jì)法，主要參考的因素是支架接觸面上的頂板下沉量和冒頂高度，從而獲得合適的支持強(qiáng)度。

3 大采高綜放開采技術(shù)的現(xiàn)狀及研究概況

在我國，大采高綜放起步較晚，但是隨著一批大型礦井的應(yīng)用，其得到了快速的發(fā)展，例如晉煤集團(tuán)趙莊煤礦、平朔集團(tuán)安家?guī)X煤礦、保德煤礦、潞安屯留礦、潞安王莊礦、兗州興隆莊煤礦、大同煤炭集團(tuán)塔山煤礦、大同煤炭集團(tuán)同忻煤礦的大采高綜放工作面均具有千萬噸的年生產(chǎn)能力，在取得較好經(jīng)濟(jì)效益的情況下也實(shí)現(xiàn)了煤礦的安全高效生產(chǎn)。目前，隨著實(shí)際應(yīng)用的增加，各個(gè)科研和學(xué)校也加強(qiáng)了對(duì)此的理論研究，并得到了一些富有成效的結(jié)論。

4 結(jié)論

與普通采高綜放相比，大采高綜放加大了割煤高度，增大了放煤空間，這樣必然引起了頂板活動(dòng)規(guī)律的變化，因此，控制工作面的頂板也變得復(fù)雜和不同。為了確保工作面的安全和生產(chǎn)的正常進(jìn)行，需要對(duì)大采高綜放采場礦壓觀測，研究包括周期來壓和初次來壓在能的各種礦壓顯現(xiàn)規(guī)律，進(jìn)而研究上覆巖層運(yùn)動(dòng)規(guī)律，為研究支架和圍巖之間的關(guān)系以及評(píng)估液壓支架的適應(yīng)性、建立采場力學(xué)模型奠定基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1]王家臣.葛泉礦堅(jiān)硬頂板綜放開采三維數(shù)值模擬[J].采礦與安全工程學(xué)報(bào)，2009.

[2]周麗霞.淺談厚煤層綜放開采技術(shù)工藝[J].中國科技博覽，2011.

[3]張勇.緩傾斜厚煤層大采高開采工作面礦壓研究[J].煤，2003.

[4]賈元旦.對(duì)綜放開采技術(shù)的研究與探討[J].中國礦業(yè)，2008.

[5] 王敏.大采高放頂煤采場結(jié)構(gòu)及圍巖控制研究[D].太原：太原理工大學(xué)，2010.

[6] 錢鳴高，石平五.礦山壓力與巖層控制[M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2003.