复合顶板工作面片帮冒顶机理与防治对策.pdf

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1、2013年第38卷第2期能源技术与管理Vo1．38No．2EnergyTechnologyandManagement65doi：10．3969／j．issn．1672—9943．2013．02．025复合顶板工作面片帮冒顶机理与防治对策李国庆，康文辉，程彦军，史乃军，兰团晖，李亚前(陕西陕煤铜川矿业有限公司东坡煤矿，陕西铜川727023)[摘要]铜川矿区5—2煤层直接顶属于较为破碎的复合顶板，综采工作面在回采过程中煤壁片帮、端面漏冒事件时有发生，严重影响了工作面的正常生产。矿方与科研院所联合，开展了煤壁片帮

2、冒顸的现场实测研究，找到了煤壁片帮的主要原因，提出了片帮冒顶的防治对策。在后续工作面的回采过程中，液压支架的运转工况得到了显著改善，煤壁片帮冒顶的发生几率显著降低，工作面回采较为顺利，为在同等条件的工作面生产安全、提高工效做了积极的探索。[关键词]复合顶板；煤壁片帮：防治对策[中图分类号]TD327．2[文献标识码]B[文章编号]1672_9943(2013)02065_031概况Ⅱ掰}珏8810铜川矿区开采5-2煤层，属复杂结构较稳定917．≥0囝4．44煤层，煤厚1．6～4．44m，平均2．85m，倾角

3、4。～12。。漆黑710下顺7m区段煤柱根据铜川矿区煤系地层柱状可知，5-2煤层顶板710综采面为复合顶板，直接顶由砂质泥岩、5—1煤层和炭质710上顺30m区段煤柱泥岩组成，厚0～5．0m，厚度变化较大。基本顶为①2哽址n长石石英砂岩，层面富含白云母碎片，平均厚囤蠢@106708TJI20053．52m。近年来，铜川矿区全面推广长壁综采采煤工Ⅳ图1试验工作面布置示意图艺，东坡煤矿、鸭口煤矿及徐家沟煤矿分别实现了东坡煤矿710试验工作面的主要设备配套如机械化综采，不但推进了该区采煤技术的发展，而表1所示。且

4、提高了经济效益。但由于5-2煤层顶板属于较表1试验工作面主要设备配套为破碎的复合顶板，工作面顶板管理难度较大，生设备名称规格型号数量备注产过程中煤壁片帮、端面漏冒事件时有发生，严重采煤机／台MAX一3501影响了正常生产。液压支架／架ZY3200／12／2899在此情况下，统计分析煤壁片帮特点，探究煤刮板运输机／部SGZ一764／4001长度150m，输送量800t／h。壁片帮产生的原因，制定防治片帮冒顶的合理对胶带输送机／部DSP1063／10002长度773m策，从而降低复合顶板对于工作面生产的影响，这

5、转载机／部SZB730／751长度30m对于铜川矿区5-2煤层综采工作面的安全高效生乳化液泵站／部DRB200／31．51产具有重要的现实意义。3煤壁片帮的实测分析2试验工作面的开采地质条件工作面煤壁稳定性的主要因素有煤壁片帮深试验地点选择东坡矿710综采工作面，走向度、片帮范围以及片帮类型[。受到顶板压力和煤长800m，倾斜宽150m，平均埋深280m，与该工体自重的双重影响，煤壁呈现两种破坏形式：剪切作面相邻的708、712综采工作面均已经采空。该破坏和拉裂破坏。现场统计发现，东坡矿综采工作工作面采用走

6、向长壁后退式综合机械化采煤方面煤壁片帮主要表现为拉裂破坏，如图2所示。煤法，人工清理架问、架前浮煤，用全部垮落法处理壁发生破坏的机理为：受到顶板压力作用，内部产采空区，如图1所示。生了横向拉应力，该横向拉应力无法通过煤体的66李国庆，等复合顶板工作面片帮冒顶机理与防治对策2013年4月Feb．．20135O变形释放或者缓解，在此情况下，一旦横向拉应力45超过煤体的极限抗拉强度，煤壁便会发生拉裂破4035窜液初撑力不足-●坏，在破坏过程中常发生破裂声响。善30’__一25其中，图2(a)类片帮是从煤壁顶端开始

7、往下幽2O15}L／{Lj／、／，f／Y片，导致支架空顶距增加，使得护帮板难以控制煤，10壁片帮，由此导致煤壁往上越片越多，如不能及早5fn。采取措施，有可能导致架前冒顶。分析液压支架的结构特征，此类片帮是由于所采用的ZY3200／12／28液压支架没有设计护帮板，无法约束可能发生片帮的部位，导致煤壁呈现单向拉伸状态，发生片帮的几率显著提高。图2(b)类片帮奏自煤壁中段开始，此时煤壁的顶端相对保持稳定，煤壁整体稳定性较好，基本不会影响工作面的正．卜常推进。(a)煤壁顶端首先发生破坏(b)煤壁中部首先发生破坏

8、图2实测煤壁拉裂片帮素描4复合顶板条件下工作面片帮冒顶的机理分析4．1支架运行阻力普遍偏低在回采过程中，顶板的矿山压力基本施加在支架和煤壁两者之间。在开采过程中，如果支架的工作姿态不合理，必将降低支架的有效工作阻力，制约了支架的支护效果。在此情况下，煤壁所承受的压力远高于正常状态。一旦煤壁所承担的顶板压力大于煤体强度极限，势必引发煤体的塑性变形，进而引发煤壁片帮。根据试验工作面的现场实测分析，液压支架运行阻力偏低