大采高综采三软煤层工作面围岩控制技术

大采高综采三软煤层工作面围岩控制技术

寿宝平

淮河能源控股集团煤业公司朱集东矿 安徽淮南 232001

摘要：大采高开采是我国三软煤层开采极为重要的开采方法之一。大采高开采技术的发展，将为提升我国煤炭企业的整体技术面貌，提高煤炭企业在国际上的竞争力，保障安全生产，起到重要的作用。但大采高综采伴随着一系列的围岩失稳现象，为了防止在煤炭的开采过程中发生塌陷事故，就需要采取有效的控制措施，这样才能够保证安全生产。

关键词：三软煤层；大采高；围岩控制

大采高综采技术自1978年引进中国以来，大大提高了厚煤层工作面开采产量。随着开采技术不断改进，产量稳步提升，设备技术已开始持续发展，大采高综采技术对中国厚煤层的开采有重要意义，相对于综放开采与分层开采，大采高综采具有明显优势，可使中国厚煤层开采得到更好的收益。但是对于煤矿企业来讲，其所面临的开采难度在不断增加，面对的开采环境越来越复杂，三软煤层便是其中一种十分典型的困难煤矿巷道，在某种程度上，其对煤矿开采企业的安全生产进行起着一定的制约作用。面临这种情况，就非常有必要对现有的生产方式进行创新改进，从而实现煤矿开采企业的高效、安全生产作业等，而本论文对三软煤层围岩控制技术进行研究及分析，值得同类企业进行借鉴参考的。

1大采高综采的特征

大采高综采是相对于普通采高而言的。现在一般认为割煤高度＞3.5m时，就可称为大采高综采。与普通综采相比，大采高综采的特征比较显著：（1）与分层综采相比，大采高综采的显著优势是生产效率高、工序流程短、巷道掘进量和维护量都比较小、采煤成本低；与综放开采相比，大采高综采的采出率高、含矸量低、产生的煤尘小。（2）工作面支护强度高、动载系数小，支架围岩所受的力主要是静载。（3）工作面开采高度大，对覆岩的破坏也大。（4）由于工作面煤壁片帮严重，导致支架围岩系统的稳定性不好控制。

2 三软煤层采用围岩支护的必要性

由于对三软煤层进行开采的难度非常大，同时，对开采技术要求也很高，这就导致需要采取一种创新性技术（如对煤层进行围岩支护）来对煤炭进行开采。另外，三软煤层是一种比较松软并且很复杂的煤层地质结构，主要是指地板、顶板以及开采层，这样就使得开采过程具有非常大的挑战性。如果在三软煤岩层中进行巷道的开采、以及挖掘等作用活动的时候，会让岩体上面的经应力遭受的威胁，而且也会让围岩的原始力遭受到破坏，从而发生岩石断裂、或者岩石坍塌的现象。

经应力主要由煤层岩石的强度、以及塑性的分布情况来进行决定。对于三软煤层，其所具有的强度是非常低的，当对其进行挖掘或进行开采时会把原来煤层的结构破坏掉，从而让岩体的二次应力面临着威胁，在这样的情况之下，岩体就进入塑性变形的状况，鉴于此种情况，为了保护好岩层原来的结构，就需要加强对其进行支护的力度，这样才能够很好的完成开采过程，并且保证开采煤的质量等。相反，如果煤层的支护力度不足，当进行挖掘的时候就会对煤层原有的结构进行破坏，更有甚者，当应力出现集中的情况时，就会造成巷道两帮的支撑点方式断裂的现象。

对于三软煤层，需要根据其相关性质、以及地压等特点来合理选择支护方法，这样才能够保证支护的有效性。通过对岩层结构及相关的特性进行正确勘测之后，选择合适的巷道位置以及断面技术，这样就能够让其处于一种比较稳定的状态。

3 三软煤层大采高综采围岩控制

3.1 控制采煤机割煤的高度

煤壁片帮事故发生的可能性随着开采高度的增加而增大。所以大采高工作面煤壁发生片帮的概率较大，故煤壁片帮较为严重时，一种采煤方式可以选择固底沿顶开采，这样可以防止沿底开采时顶煤冒顶引起的支架失稳；另一种采煤方式可以选择台阶法采煤，采用该法可以有效降低采煤高度，减少直立煤壁的面积，提高煤壁稳态。

3.2 加快回采工作面的推进速度

回采工作面的围岩稳态受工作面推进速度的影响较大，端面冒顶和煤壁片帮现象随着工作面推进速度的加快而减弱。因为超前支撑压力随着工作面的推进而不断前移，所以推进速度较慢时，超前支撑压力的前移速度也变慢，这样某一范围的煤体就会受到集中应力的反复作用，煤体内部裂隙贯通速度加快，煤体蠕变变形加大，从而引起煤壁片帮。加快回采工作面的推进速度，超前支撑压力的前移速度也随之加快，一定范围内的煤体受集中应力作用的时间就减少，从而可以减弱顶板离层现象和煤体的失稳破坏，可以进一步减小煤壁片帮程度。

3.3 提高煤体强度工作面

煤体在集中应力作用下，内部裂隙贯通，发生片帮。通过提高煤体的强度可以提高煤柱的承载能力，防止煤壁片帮。一种方法可以通过使用化学材料加固煤壁。化学材料的主要成分为树脂，树脂具有粘合性高和发泡膨胀的特点，将化学材料注入煤壁，可以有效填充煤体裂隙，将煤体粘结起来，从而加大了煤壁内部不连续面的物理力学参数，提高了煤体的强度，防止煤壁片帮。另一种方法是通过静压注水的方法。通过该法将静压水注入到煤体内部裂隙中，从而固结煤体，改善煤体力学参数，提高煤体稳态。

4三软煤层进行围岩控制效果的分析

通过对三软煤层巷道进行科学、合理的规划，才能够保证对三软煤层巷道进行围岩的稳定情况，以及对巷道的支护情况进行更好、更全面的了解。为了取得良好的围岩控制效果，需要对相关指标进行实时的监测，如对巷道围岩的破坏状况进行实时的监测、对巷道围岩的相关变形情况进行实时的监测、以及对锚杆的锚固力进行实时的监测等情况。

4．1 对三软巷道煤层围岩的破坏情况进行实时监测

要想对三软巷道煤层围岩的破坏状况进行实时监测，就需要在满足相同的条件之下，来对围岩状况展开、并且实时的进行监测，把不同的监测结果进行对比分析，然后来寻找不同支护技术的应用情况及效果分析。通过把新锚网支护技术应用到三软煤层巷道中，这样不但可以对肩窝的相关围岩破坏情况进行缩减，也能够对三软煤层巷道的两帮进行缩减，而且在某种程度上面也大大的提高了支护系统的可靠性能、以及安全性能等。

4.2 对三软煤层巷道围岩的变形情况进行实时监测

目前，在多数情况之下，巷道围岩出现变形情况都是巷道的两帮出现变形，至于为什么会出现这种变形，原因还是来自于侧向压力对巷道围岩进行施压所造成的，并且侧向压力也是造成巷道围岩变形的首要压力。如果三软煤层巷道采用传统的支护方式，当对其进行一次返修，就会使得巷道围岩变形情况不好进行控制，并且出现非常明显的流变现象。为了改变这种不好的现象，就在三软煤层巷道中采用联合支护法，通过这种方式的应用，不但能够获取良好的支护效果，而且能够对巷道围岩变形的状况进行有效控制，并且也能够促进巷道围岩的稳定性等。

结束语

三软煤层大采高工作面具有采煤工艺技术安全可靠、煤炭资源回收率高等优势。由于其初期投资较大，应切实有效研究国产工作面配套装备。实际经验表明，三软煤层大采高工作面所遇到的问题都有相应解决措施。

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