综采（放）工作面预防冒顶技术探索与实践_综放工作面

论文摘要：根据徐庄煤矿综采、综放工作面松散煤体在复杂的地质条件下由于开采仰角较大，煤壁片帮和端面冒顶频繁发生的现状，结合煤壁片帮机理和防治技术，确定了合理的防治方案，对松软煤体及破碎顶板采用多种支护技术，在现场应用后取得了显著的效果，使工作面片帮冒顶状况得到了有效的治理。
论文关键词：综放工作面,片帮,联合支护
　　松软厚煤层开采的主要技术难题是煤壁片帮、架前与架间漏冒。对于综合机械化开采来说，煤壁片帮防治难度很大，煤壁片帮还会导致架前无支护空间扩大，进而导致架前顶板(顶煤)漏冒，影响工作面推进速度和正常循环作业，无法实现高产高效开采，由此也会引发采空区发火及恶化其它矿山压力现象等，产生恶性循环。本文根据中煤集团大屯公司徐庄煤矿综采（放）工作面煤壁片帮和顶板事故状况，通过理论分析研究，采取了合理的支护措施，保证了工作面的正常回采。
　　1工作面地质概况及回采工艺
　　1.1地质概况
　　井田内主要可采煤层有7号煤层和8号煤层。7号煤层位于山西组中下部，上距下石盒子组底部分界砂岩约60m，下距8号煤层0.30～34.0m之间。煤层两极厚度为1.19～7.97m，所有见煤点的平均厚度为5.00m，为稳定型的厚煤层。8号煤层位于山西组底部，其厚度较大，仅次于7号煤层，煤层两极厚度为0～6.54m，平均厚度为2.80m，经计算煤厚变异系数ｒ=51.2%，可采性指数Km=0.87，为不稳定型的中厚煤层。
　　7号煤层伪顶不发育，局部地段发育一层厚0.10米的泥岩，随着回采垮落。组成直接顶或老顶的岩层岩性为泥岩、砂质泥岩、粉砂岩～粗砂岩，岩性和层厚无明显规律，变化较大，两极厚度为0～27.83m。8号煤层直接顶板即7号煤层底板岩性一般为泥岩、砂质泥岩，少数为炭质泥岩，厚度变化大，最大厚度约34.0m，属中等稳定型～稳定型。8号煤层底板岩性以灰黑色泥岩、砂质泥岩为主（个别点为细砂岩），底板属中等稳定型～稳定型，但局部区域巷道揭露的8号煤层顶板较破碎。
　　1.2工作面回采工艺
　　徐庄煤矿综采（放）面沿煤层倾向布置，工作面平均倾角13°，工作面走向煤层坡度为8°左右。煤层厚度在局部变化较大，为1.8～13.5m，平均煤厚5.53m。工作面采用后退式、沿底低位放顶煤全厚开采方法，采高2.3m，放顶煤平均为3.23m，放煤采用“两采一放”放煤工艺，循环步距为1.2m，顶板采用全部垮落法。工作面配备MG160/380-WD型双滚筒采煤机，ZF2800/16/26轻型放顶煤支架，两台SGZ-630/400型刮板输送机;采用SZZ-764/160型转载机。采用及时支护方式，采煤机割煤后紧跟着后滚筒先移架后推溜，最大控顶距为4.342m，最小控顶距为3.742m。
　　2工作面冒顶情况及影响因素
　　2.1工作面片帮及冒顶现状
　　综放工作面频繁发生冒顶现象，2009年前期6个月期间平均一个月发生一次大范围的不同程度的冒顶，冒落高度最小0.2m，最大2.5m，工作面前方冒落长度0.4～2.0m。随着回采中不断揭露断层，地质条件极为复杂，加上工作面走向角度较大，工作面多数处于仰采阶段，其中最大一次冒落范围超过了工作面长度的2/3。工作面片帮冒顶形式多为正楔形和倒楔形两种。倒楔型片帮主要由于支架初撑力较低造成，正楔型片帮主要受煤层水、裂隙发育等引起。
　　由于工作面的大面积冒落，致使工作面冒落段的高度达4m以上，造成支架接触不到顶板，失去应有的支撑，给安全生产带来很大隐患。同时，由于大量矸石进入工作面，对煤炭质量的影响也非常大。
　　2.2影响因素分析
　　（1）综放面所采煤层处于断层较大的地质条件下，由于煤体受到地质构造的挤压，使得煤体中存在裂隙较多，煤体较软，尤其在揭露断层面附近煤体大多呈粉末状。煤体中节理裂隙发育，破坏其整体性，降低了内聚力，易引起煤体沿节理裂隙面破坏，导致片帮。
　　（2）采用综放开采时，煤层越软，支承压力分布范围越大，软煤在煤壁前方的位移也越大，主要以水平位移为主;另外，软煤较破碎，使支架前方煤体易失稳。
　　（3）放煤后顶板支承压力加大，使得煤体的运动和破碎更加严重，造成了支架前方易发生漏顶，诱发煤壁片帮。
　　（4）工作面处于仰采松散的顶煤易向工作面老塘侧滑落，抽空支架上方的顶煤，以及所选用的支架无护帮板，由于工作面倾向角度较大，在移架过程中侧护板的利用，架间缝隙大，出现片帮时不能及时支护，在很短的时间内，就能使顶板自动脱落。
　　（5）煤壁片帮扩大了无支护空间，诱发端面冒顶，端冒又诱发片帮，从而形成恶性循环;顶煤冒漏，煤壁片帮事故严重，导致事故处理时间加长，使得支承压力作用时间长，顶煤破碎区前移，又易引发端面冒顶与片帮，形成恶性循环。
　　3煤壁片帮机漏顶理分析
　　煤壁在自重和顶板压力作用下，主要表现出2种破坏形式:拉裂破坏与剪切破坏。
　　3.1煤壁拉裂破坏
　　煤壁拉裂破坏常发生在脆性硬煤中，该类煤壁的容许变形量小，其片帮破坏主要原因是由于在顶板压力作用下，煤壁内产生了横向拉应力，而横向拉应力不能通过煤体的变形释放或者缓解，因此当其大于煤体的抗拉强度时，煤壁拉裂破坏，并常伴有破裂声响。其破坏准则为Rt≤2Kp/πH，其中，Rt为煤体抗拉强度;K为应力修正系数;p为煤壁所受压力；H为煤壁高度。