影响采煤工作面矿山压力因素探讨

影响采煤工作面矿山压力因素探讨

杨文家

新疆准东经济技术开发区管理委员会 新疆准东经济技术开发区 831700

摘要：煤炭是我国的基础能源和重要原料。煤炭工业是关系国家经济命脉和能源安全的重要基础产业。现阶段为加快实现“创新、协调、绿色、开放、共享”五位一体发展理念，为我国工业加快转型发展、适应把握引领经济发展新常态，努力建设集约、安全、高效、绿色的现代煤炭工业体系，切实维护国家能源安全，至关重要。为分析和应对井工煤矿开采过程中工作面的矿山压力，借助创新性的技术进行煤矿资源的开采，通过分析和利用矿山压力的相关规律来实现采煤工作面的高效生产，从而促进我国的工业能够持续进步和发展。本文就影响采煤工作面矿山压力因素展开探讨。

关键词：采煤工作面；矿山压力；影响因素

引言

随着我国综合国力的提升，我国对于工业的发展越来越关注，而煤炭作为重要的资源，对于我国工业发展来说具有重要的价值。煤炭资源作为一种不可再生的资源，在开采中也伴随着各种风险隐患，为了提高采煤工作的安全性，合理的分析矿山的各种规律，实现高效的采煤作业，进而为我国社会经济的可持续发展奠定基础。

1矿山压力相关阐述

煤矿资源多数都埋藏于地下岩体当中，因此该区域的地质条件相对复杂，提高了煤矿开采难度。在地下岩体开采前，受到了自身重力的影响会增加岩体内部的纵向压力，在自然发展中这种纵向压力逐渐平衡，位于一个稳定状态。但受到岩体运动影响或煤矿开采影响，会打破掉这种应力平衡，导致岩体内部应力发生改变，不同的作用点也会造成应力变化大小差异，这就让整体受力作用机理更加复杂。如果这种应力大于岩体变化承受临界点之后，会彻底释放应力，出现破碎或坍塌等现象，大量煤炭资源被掩埋或破坏，对煤炭开采造成极大的影响。想要继续开采则要经历非常漫长的时间，待到矿山内的地下岩体或煤炭资源逐渐平衡之后才可以开采。所以，矿山压力是指人类开采挖掘活动造成的地下岩体或煤炭体系产生应力，就是矿山压力。

2矿山压力来源

矿山压力的来源主要有两种具体的形式。第一种就是由于地下岩体的自重产生的应力，被称为自重应力。一般是在地面以下，而且所受到压力的大小会随着整个岩层体块的埋藏深度、自身的重力进行过共同作用造成。埋得越深矿山压力越大、自重越大矿山压力越大，整体上是一种正相关的相互影响关系。第二种就是由于地壳构造运动使得岩体内部产生的应力，称其为构造应力。这种应力的特点是以水平应力为主，在大小和方向上会由于受到不同的压力而产生不同的效果。而且经过大量的实验证明，水平应力是一种主要的应力，相对于垂直应力来说产生的影响会更大，而且和地壳运动、构造中的过程变化具有重要的相关性，是一种相对来说更加普遍的应力。

3影响采煤工作面矿山压力的因素与建议

3.1、顶板岩层

采煤工作面大体上可以分为三部分组成，即直接顶、直接底、基本顶。三项关系之间变动会直接影响工作面整体性能。而直接顶、基本顶对矿山压力的影响最大。（1）直接顶。我国煤矿产业在几十年发展中，对直接顶稳定性研究已经取得了巨大进展，也提供了相关衡量标准。行业建议将端面破碎度作为直接顶稳定性的重要衡量指标，将初次垮落步距作为直接顶分类指标。所以，做好直接顶维护工作作为采煤工作面管理重点，保证直接顶的完整性、稳定性会直接影响采煤安全和效率。而直接顶完整性的主要影响因素有两点，首先是直接顶岩体裂缝发育度；其次是岩体力学性质。根据这两项指标制定直接顶管理措施，保证直接顶的完整性和稳定性。（2）基本顶。支护强度、采空区处理会直接受到基本顶整体性能的影响，并且直接顶也会受到基本顶的影响。在采高相同时，基本顶与煤层之间的间距会直接影响基本顶岩层对矿山压力的作用力。所以，基本顶采高变小，与煤层间距越远，出现结构下沉、缓慢下沉平衡的几率越高。因此，很大采矿大型企业在预测矿压显现时，都是将基本顶与采煤层间距作为核心指标，经实践证明该方面可行性比较高。

3.2采高

随着工作面采高的不断增大，其覆岩层也会出现不同程度的损坏。常规状况下人们将采高的具体数值大小作为进行矿山压力大小的关键性因素。而在实际的生产过程中都会预留充足的采出空间，进行实地测量分析，而对于单一的煤层开采，采高一般状态下，则就会正比在冒落带以及裂隙带的总厚度。而其采高越大，在相同的位置中进行基本顶中的平衡性的难度也会不断的增加。在支承压力的作用之下，工作面中的煤壁片帮问题也会不断的增加。

3.3开采深度

开采深度即地表至开采煤层的垂直距离。随着开采深度的不断扩展，位于巷道周围的岩层多出现挤压甚至变形情况。采深超过1500m，将会有40%以上的巷道维护方式需要改变调整。采深高度的平方与岩层受到重力作用变形蓄积的能量呈正比。随着采深的不断增加，本就存在冲击矿压危险的煤矿，更容易受到冲击矿压的威胁。

3.4采煤工作面推进速度

在煤炭开采的工程中，采煤工作面的推进速度对矿山压力具有一定的影响，这种影响从本质上来说就是时间因素的影响。通过对大量的实验进行研究和讨论，能够发现在实际煤矿的施工过程中，顶板下沉量与实践是具有一定的正相关影响关系的，整个工作面顶板下沉量也随着时间的增加而增加。因此，为了减少矿山压力对于煤矿开采工作的影响，就需要尽可能地加快采煤工作面在实际工程中的推进速度，从而减少顶板下沉量，对于整个采煤工作的工程状态进行改善和促进。

3.5支护材料及顶板管理方法

支撑的强度主要受到支承力大小、支架的材质以及其方式的影响。采煤工作面的支护强度的大小是影响上层顶板的实际下沉的总量，其会产生大量的应力的作用。支架的质量和地下岩体在支持力的作用下的产生的作用力大小均有密切的关系。金属类型的支护其初撑力以及工作阻力均相对较小，支柱无法提供充足的支撑强度，导致矿井采面顶板的综合下沉量不断的增加，如果应用单体支护进行处理，就会降低顶板的下沉量。而为了降低其对地下岩层压力产生的影响，则要合理的进行金属摩擦支护压力的控制，减少初撑力以及工作阻力，使得单体支护可以达到控制顶板下沉量的目的，进而提高煤矿开采作业的稳定性，提升安全性。

3.6其他

煤层倾斜角也会影响矿山压力及其压力规律。也就是煤层倾斜角越大、顶板下沉量越小，二者为反比关系。同时，工作面支护质量也会影响顶板下沉量，而支架性能决定了支护强度、支护力度，金属摩擦支护方案的工作阻力小、初期支撑力弱，增加了顶板下沉量。因此，在上述方案中，将金属摩擦支护更改为单体支护方案，可以有效缓解顶板下沉问题。

结语

综上所述，为有效促进我国工业高质量发展和进步，必须要加强煤炭资源的科学、高效、安全的开采。本文对采煤工作面的矿山压力来源、影响矿山压力的因素，并对其进行系统的展开，分析采高、开采的深度、工作面的推进速度等对矿山压力的影响因素，总结其存在的规律，利用现代化的方式进行管控及科学手段来保障整个采煤工作面的生产安全。

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