臧寶軍

摘 要：目前，我國對于能源的需求量越來越大，尤其是煤礦能源，其需求量更是與日劇增。在煤炭開采的過程當(dāng)中，蘊(yùn)含著比較復(fù)雜的工序，存在著許多需要注意的環(huán)節(jié)，淺埋煤層長壁工作面廣壓便是其中需要格外進(jìn)行關(guān)注的方面。尤其要對其中存在的規(guī)律以及關(guān)鍵塊失穩(wěn)進(jìn)行恰當(dāng)?shù)姆治雠c了解。為了對淺埋煤層長壁工作面礦壓規(guī)律及其頂板結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性進(jìn)行比較系統(tǒng)、科學(xué)的研究，現(xiàn)將某煤礦的長壁工作面作為研究的環(huán)境背景，對其礦山壓力的觀測設(shè)計(jì)了相應(yīng)的方案并且對施工的現(xiàn)場進(jìn)行觀測，從而進(jìn)行了恰當(dāng)?shù)目偨Y(jié)。

關(guān)鍵詞：淺埋煤層;長壁工作面;礦壓規(guī)律;頂板關(guān)鍵塊失穩(wěn)

1 設(shè)計(jì)開采條件以及礦壓觀測方案

1.1 觀察地質(zhì)情況

本文進(jìn)行研究的煤礦單位位于陜西中部，該煤礦的1430工作面位于該煤礦整體可開采部分的2#煤層，地面設(shè)有一定的標(biāo)高，為+1243.5m，水平大致在987m。經(jīng)過勘察發(fā)現(xiàn)，該煤礦的自制構(gòu)造相對比較簡單，煤層的給厚度大概在3.6-3.7m，煤礦的埋藏深度大致為167m，另外，對煤層傾角進(jìn)行了一定的計(jì)算，大致為0.60-1.20，因此，可以將該煤層軌定位近水平的煤層。

同時(shí)，煤層頂?shù)牡装瀹?dāng)中，偽頂是由砂質(zhì)的泥巖組成，大約有0.8m;直接頂有砂巖組成，約5m厚;老頂為長石砂巖構(gòu)成，巖石的顏色為灰色，呈現(xiàn)中細(xì)粒狀態(tài)，大約26.7m厚;直接底有砂質(zhì)泥巖構(gòu)成，約厚4.1m。該煤礦的基本情況如上，但是其水文條件比較復(fù)雜，會出現(xiàn)涌水問題，涌水量最大使其可以達(dá)到21m3/h。

1.2 明確開采條件

1430工作面在進(jìn)行開采的過程當(dāng)中使用的是長壁采煤的方法，進(jìn)行不斷的回采。開采時(shí)，煤層的厚度約為4.2m，平均的高度為2.6m。長壁工作面的平均走向基本上為425m。另外，該煤礦采用長壁采煤方法時(shí)，亦采用了打眼放炮和爆破落煤的方法。在煤層比較松散的地區(qū)，則采用了人工使用手稿進(jìn)行挖掘落煤，每進(jìn)行一次，便推進(jìn)大約1.5m的距離。在工作面進(jìn)行工作時(shí)期，采用相應(yīng)的支架技術(shù)，確定了前后柱數(shù)量均為3根，支架的長度為3.5m。頂板的處理方面，采用了全部的垮落法，最大垮落的距離為4.5m。

2 分析頂板來壓規(guī)律

2.1 實(shí)測分析直接頂垮落步距

由于1430工作面在在將頂部留存而開采獨(dú)步的情況下進(jìn)行，頂部的煤層比較堅(jiān)硬，并且具有一定的完好性。但是在對地步進(jìn)行開采的過程當(dāng)中使用了支架等技術(shù)，需要在頂部進(jìn)行切眼以及打錨，因此，對頂板的正常性質(zhì)垮落產(chǎn)生了一定的阻礙作用，必須采用適當(dāng)?shù)姆辣┦侄芜M(jìn)行激光測距，準(zhǔn)確測量整個垮落的高度[1]。另外，在進(jìn)行垮落的過程當(dāng)中，實(shí)行垮落的機(jī)械需要將其頭部對準(zhǔn)直接頂?shù)纳皫r，因?yàn)樯皫r比較堅(jiān)硬，并且比較厚，進(jìn)行垮落時(shí)比較有難度。同時(shí)更需要在前半部的頂板進(jìn)行垮落時(shí)進(jìn)行一定的填充，支撐后半部分進(jìn)行順利脫落。

2.2 對老頂進(jìn)行初次來壓

由于該工作面采用的是回采的方式，因此，在回采的過程當(dāng)中，偽頂會更隨開采的步伐進(jìn)行逐漸的脫落，但是大部分的直接頂將會出現(xiàn)垮落的現(xiàn)象[2]。當(dāng)整個工作面推進(jìn)大致90m時(shí)期，若保護(hù)以及工作措施不到位，將會出現(xiàn)一定的突然垮落，并且會伴有悶雷一樣的聲音，產(chǎn)生大量的颶風(fēng)，開采區(qū)域的風(fēng)向便會出現(xiàn)逆轉(zhuǎn)，此時(shí)，煤層的煤幫區(qū)域便會出現(xiàn)大量的片幫以及壓酥，頂板會完整的、無下沉的進(jìn)行切頂，下方進(jìn)行開采使用的之家將不會變形、亦不會倒架，涌水的面積不會擴(kuò)大，能夠有效的對老頂初次來壓產(chǎn)生的壓力進(jìn)行減弱。

2.3 設(shè)定頂板周期來壓步距

工作面進(jìn)行周期的來壓時(shí)，開采當(dāng)中的煤壁會出現(xiàn)大量的水跡，在開采上班的頂板巖層當(dāng)中會出現(xiàn)聲音，整個工作面的頂板會沿著整體的煤壁進(jìn)行恰當(dāng)?shù)那许?，工作面?dāng)中中央部門的95m以內(nèi)的范圍會有臺階下沉的現(xiàn)象，此時(shí)，所有支柱的安全閥門將會被開啟，用以保護(hù)開采人員的安全。

2.4 采空區(qū)頂板進(jìn)行冒落

在工作面的老頂當(dāng)中含有大量的植物化石，例如樹葉以及樹枝等物，因此老頂會產(chǎn)生一定的裂縫，會隨著工作面的進(jìn)行而比較順暢。此時(shí)，當(dāng)出現(xiàn)比較順暢的裂縫時(shí)，頂板便會隨著裂縫進(jìn)行冒落。冒落形成的巖塊一般是長條形狀的，長度可以達(dá)到50m左右。

3 分析頂板關(guān)鍵塊失穩(wěn)現(xiàn)象

1430工作面在進(jìn)行周期回采的過程當(dāng)中，頂板會沿著整個煤壁進(jìn)行切頂，同時(shí)會產(chǎn)生一定的下沉量，大約為350mm-550mm，由此所有支柱的安全閥門打開，該現(xiàn)象被稱作太結(jié)實(shí)的滑落失穩(wěn)現(xiàn)象，可以通過一定的公式對該時(shí)刻的老頂關(guān)鍵塊不出現(xiàn)失穩(wěn)的最大高度進(jìn)行相應(yīng)計(jì)算：

Mmax=lzsinθ+∑h（kp-1）

在該公式當(dāng)中，lz代表的是關(guān)鍵塊的周期破斷距，一般單位為米;θ代表的是整個關(guān)鍵塊的回轉(zhuǎn)角，該角度一般應(yīng)該小于40;∑h代表的是直接頂?shù)恼w厚度，一般單位為米;kp代表的為直接頂?shù)乃槊浵禂?shù)，一般條件下定位1.4[3]。

4 結(jié)論

有上述分析研究可以發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)今在煤炭開采的淺埋煤層工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律以及關(guān)鍵塊失穩(wěn)現(xiàn)象分析當(dāng)中，方案已經(jīng)得到了比較細(xì)致以及嚴(yán)格的要求。尤其是淺埋煤層長壁工作面頂板在進(jìn)行初次和周期來壓的過程當(dāng)中，更要注意對相關(guān)關(guān)鍵層的斷裂與頂板的垮落現(xiàn)象進(jìn)行比較恰當(dāng)?shù)摹⒖茖W(xué)的分析，便于開采工作的正常進(jìn)行，亦能夠保障開采工作進(jìn)行當(dāng)中具有一定的安全保障。

在此基礎(chǔ)上，對淺埋煤層當(dāng)中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較精準(zhǔn)的計(jì)算，使其具有一定的可參考性，從根本上制定比較符合標(biāo)準(zhǔn)的方案，更加能夠保障煤炭開采工作的質(zhì)量以及安全，為煤炭開采事業(yè)提供發(fā)展的條件。

參考文獻(xiàn)：

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