复杂地质条件下综放矿压综合治理技术研究

复杂地质条件下综放矿压综合治理技术研究

张海涛

国能新疆屯宝矿业有限责任公司 新疆乌鲁木齐 830000 

摘要：随着采矿技术的不断进步，综放开采已经成为厚煤层开采的主要方式，且取得了较好的经济技术效果。但是综放开采时，常会伴有冒顶、片帮等问题，不同采放比条件下工作面矿压显现规律具有较大差异。在复杂的地质条件下，综放矿压综合治理技术是需要高度关注的一项内容。基于此，针对综放开采的相关理论进行了分析，探讨复杂地质条件下综放矿压综合治理技术的应用。

关键词：复杂地质条件；综放矿压；治理；技术

1. 综放开采的相关理论

在顶煤开采理论的相关研究中，顶煤破碎机理一直是一个重点内容。随着学界研究的深入发现，在煤岩体中，煤岩有大量节理面、层理、宏观裂纹、微观裂纹等缺陷，这是由于采掘活动的破坏，影响了煤体的稳定性[1]。有研究人员针对坚硬顶煤冒放结构进行了探究，结果显示，在靠近工作面的两端头位置，经常会出现“悬臂”结构；还有研究人员针对煤矸砂流动形态的特征进行了分析，探究了液压支撑主动支护作用力以及支撑次数对顶部煤层破坏深度的影响；也有研究人员采用FLAC、UDEC数值模拟，结果显示，矿压会对支架上方的煤岩体产生影响，很容易对靠采空区一侧产生影响。

2. 冲击矿压危险状态与防范措施

冲击矿压的危险等级包括A、B、C、D四个级别。

2.1A级

A级的危险指数≤0.25。无危险，该种情况下可进行正常的作业。

2.2B级

B级的危险指数介于0.25~0.5之间。该种情况下，需要分析具体原因，配合相应的检验、治理和监测设备，根据要求来制定监测方案。在作业环节中，随时进行监测和检验。

2.3C级

C级的危险性指数介于0.5~0.75之间。在该种情况下，要分析冲击地压的影响因素，科学选择接替顺序，优化支护方式，提前设置好人员限制区域，制定好治理和监测方案。

2.4D级

D级的危险性指数超过了0.75。针对此类问题，要分析具体的影响因素，配备好检验设备与治理设备。在作业之前，要实施全面预卸压，在危险解除之后方可作业，并根据要求制定科学的治理方案。

3.复杂地质条件下综放矿压综合治理技术

3.1科学调整采煤工艺

应用单向进刀的方式，从头到尾返空刀，再从中间朝着两侧推移，在这一过程中，只能够割煤、不放煤，在支架后插板全部升出后，将放煤口关闭，避免矸石与煤进入后刮板输送机。对于工作面，应该尽可能采用整刀推进的方式，确保支架、刮板输送机、煤壁可以达到一条直线，避免由于工作面不正引起的片帮加大、底鼓、压架等问题。

3.2底鼓与刮板运输机的处理

对于底鼓段位置，需要采用人工清理的方式，将输送机下方底煤清理干净，根据要求将支架底座前方底煤清理干净。对于前刮板输送机，可以采用“压”的方式来处理，调整好刮板输送机来处理。在必要情况下，可以将刮板输送机连接摘开，使用软连接，将支架稍微降下，再处理完毕后，将其升紧。针对特厚煤层初采期间工作面回采出切眼后，应第一时间开始放煤，使直接顶及时垮落充填采空区，缓解基本顶来压显现强度。特厚煤层综放工作面初次来压期间，顶板来压呈分段显现，工作面中部先显现，然后向两边扩散，来压预兆明显，不会出现错层位接续工作面基本顶的断裂垮落现象。由于煤田特厚煤层煤层厚度及地质条件的特殊性，工作面回采期间不存在“工作面见方来压”现象。

3.3漏洞与顶板的管理

第一，支架要确保其初撑力可以达到25MPa以上，对于底鼓区两侧的顶板，要加强管理，将支架适当的前移，避免压力影响的范围越来越大。第二，一般情况下，在升架之后，顶煤破碎的位置高度会达到3.6~3.8m。对于相邻支架的上下、左右位置，都不能出现明显错差。如果出现错差，那么后续很容易产生漏煤的问题。第三，对于升降、前移支架，严禁进行同时操作。在操作时，应当在一架到位之后，再操作另一架。在操作过程中，要严格控制好机道顶煤。第四，在处理工作面片帮时，可以在片帮、顶煤破碎位置，注入固化剂。常见的固化剂有永固S、巴斯夫等。在注入之前，先处理两侧煤体，再处理中间。第五，对于机道漏矸的位置，可以采用打眼爆破的方式来处理，对矸石进行破碎处理，升高支架。第六，准备好工字钢、钢针、刹木梁等应急物质。对矿压进行科学监测，做好预报工作，提前采用相应的防范对策。

3.4应用水力压裂控顶技术

现阶段，我国煤矿应用长壁式综合机械化采煤的方式较多，工作面推进速度也相对较快，因此可以采用水力压裂控顶技术。针对坚硬的顶板水力分段问题，采用多次压裂的方式，将高应力削弱，满足随采随垮的要求，避免巷道出现变形。在采用了这一技术后显著减少了工作面上隅角气体，不仅不会对回采工艺产生不良影响，还可以对上覆岩层进行压裂与软化处理。

在压裂时，水泵的进水端属于静压水。在实际操作中，需要详细检查，看管路密闭性如何，如果确认管理连接密实，才能够进行试运行，如果没有其他故障，即可正式压裂。在完成管路连接、水力压裂设备的安装和调试工作候，可将密封器设置在压裂位置，对封孔器进行加压处理。完毕后，观察钻孔情况，分析压力表，看封孔器是不是能够保压。如果孔内有水流出或者压力的降低情况明显，那么就说明压裂钻孔的封孔出现了失效，此时，需要详细检查封孔器本身情况与连接处情况，在保证钻孔封孔正常后，才能进行后续的操作。

3.5提前进行起底

对于90~150m的巷道，要提前进行起底，确保工作面可以正常回采。在回采环节中，会出现临空侧肩角巷帮鼓出、顶板破碎下沉等问题。为了确保开采的安全性，可以将超前支护长度加长，支护间排距可以不进行调整。适当增加支护的数量，柱距与原来的支护是相通的。在未处理前，巷道存在变形的问题，对工作面正常回采造成了极为不利的影响。在采用了综合治理措施后，做到了提前主动支护，可以确保巷道稳定性。另外，如果两道采空区的悬顶过长，突然冒落有可能引起冲击地压。正常回采期间两道采空区的悬顶超过10m时，必须打隔离墙，加强两道退锚工作；对于使用钻屑法监测存在冲击危险的区域两道悬顶，不得超过10m，否则必须强制采取放顶措施。

3.6重视设备的更新

在实际应用中，要定期对设备的适用性进行检查，尤其是一些容易出现损坏、不耐损耗的零部件，要予以高度重视。为了发挥出设备的作用和价值，需要由专人定期检查、更新设备，及时将老旧设备淘汰，并且按照要求设置监控系统，确保设备运行的各个环节都能够被控制中心掌握，明确设备运行的各类问题，对设备进行升级、改良，避免发生不必要事故而造成资源的浪费。相关企业在发展进程中，要注重培养人才、吸引人才，为人才提供交流、深造与学习机会，确保人员可掌握新工艺、新技术，从而让煤矿开采朝着先进方向发展。

结语

鉴于岩层结构的特殊性，坚硬顶板工作面有着来压步距大、动载系数大、来压显现强烈、顶板冒落高度大的特点。为了防止大面积垮落问题的出现，需要采用人为预先处理的方式来优化顶板整体强度，做到防患于未然。

参考文献

[1]黄鹤.近距离突出煤层群首采面瓦斯综合治理技术应用[J].中国煤炭,2020,46(4):42-46.

[2]贾彪.巨厚煤层大断面临空煤巷综放矿压规律模拟研究[J].中国矿业,2013,22(12):95-98.

[3] 完俊杰 , 吴学松 , 买巧利 , 等 . 深部临空综放工作面矿压显现危 险区域数值模拟分析 [J]. 矿业安全与环保 ,2016(1):45-49.