構(gòu)造帶局部厚煤層回采的礦壓特點(diǎn)及其頂板安全管理
1概述
回采工作面中因斷層褶曲等地質(zhì)構(gòu)造所形成的局部厚煤層的回采，一直是煤礦安全管理重點(diǎn)和難點(diǎn)。采用正常煤厚的回采管理方法，就很難避免煤壁大量片幫，乃至漏頂、冒頂?shù)仁鹿食霈F(xiàn)。所以，觀測研究構(gòu)造帶局部厚煤層回采的礦壓特點(diǎn)，選擇合理的支護(hù)手段，是提高工作面回采率，減少頂板事故，確保安全生產(chǎn)的一個重要課題。本文根據(jù)本人的多年生產(chǎn)實(shí)踐，結(jié)合有關(guān)資料，對其礦壓特點(diǎn)及相應(yīng)的安全管理作一個探討。
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支柱載荷與頂板下沉量曲線圖
——構(gòu)造帶支柱載荷與頂板下沉量曲線
——正常煤厚完整頂板處支柱載荷與頂板下沉量曲線
2構(gòu)造帶局部厚煤層回采的礦壓特點(diǎn)
由于煤層硬度一般在f=2-4，本身比較松軟，在斷層等構(gòu)造應(yīng)力的作用下，容易發(fā)生塑性變形，產(chǎn)生煤層的局部加厚、變薄乃至尖滅現(xiàn)象。一般來說，在斷層面附近，由于引捩作用，使煤層局部加厚或變薄，并沿?cái)鄬幼呦虺收瓧l帶狀分布。其物點(diǎn)是：煤層原始結(jié)構(gòu)被破壞，煤層增厚帶與變薄帶相伴生，并呈狹長帶狀沿構(gòu)造線方各分布。如我局瓦窯坪礦六采區(qū)＋460-43-s采面，由于受邊界斷層影響，煤層厚度由正常的0.90m增厚到2.5m-4.0m之間，六采區(qū)別80-39-nt作面，由于遇斜交斷層，工作面煤層厚度也由正常的1.0m增厚至3.0-4.0m之間。根據(jù)觀測，構(gòu)造帶局部厚煤層回采的礦壓顯現(xiàn)有以下幾個特點(diǎn)：
2.1工作面采高增加，頂?shù)装逡平考哟?。由于局部厚煤層呈窄條狀分布，一般寬度在6-25mm之間，一般采用一次采全高的方式回采。煤層開采后，由于采高比正常煤層增加3-4倍，頂?shù)装逡平繉@著增加。國內(nèi)外的礦壓實(shí)測表明，工作面采高增加一倍，頂?shù)装逡平吭黾?0~80%，這和我們現(xiàn)場觀測的現(xiàn)象相吻合，局部厚煤層的回采，將使采場礦壓顯現(xiàn)顯著增大。
2.2煤壁片幫隨采高加入而加深。
構(gòu)造帶所形成的局部厚煤層，一般都煤質(zhì)構(gòu)軟，頂板破碎，煤壁弱面發(fā)育，經(jīng)常發(fā)生煤壁片幫，片幫形式因煤層節(jié)理裂隙，層理弱面等分布及發(fā)育程度不同，往往是多種多樣的。煤壁片幫在工作面方向上的分布，沿采面方向上的深度基本上呈扇形分布，主要在采面的中部和中上部。
2.3斷層帶內(nèi)頂板壓力大，下沉量大。
上圖是某煤礦的10個循環(huán)的礦壓觀測結(jié)果，斷層帶支柱平均荷為16.2t/柱，頂板平均下沉量為145mm，而正常煤厚頂板完整處支柱平均載荷為9.99t/柱，是斷層帶平均載荷的61.7%，平均下沉量為84.2mm，是斷層帶平均下沉量的58%。
從該礦的礦壓觀測曲線圖，還可以看出：
2.4支柱載荷和下沒量的波動幅度大。
2.5支柱載荷和它相應(yīng)的頂板下沉量呈現(xiàn)不規(guī)則的變化。
而在頂板完整煤厚正常處，頂板下沉量總是隨著支柱載荷的增加而增加，隨著支柱載荷的降低而降低。
3頂板管理方式選擇：
綜合上述礦壓特點(diǎn)，由于采場礦壓顯現(xiàn)加劇，模壁片幫可能性加大、巖層間易出現(xiàn)離層現(xiàn)象，從而造成頂板壓力大，下沉量大，不穩(wěn)定，煤壁容易片幫，垮落無規(guī)律等礦壓特點(diǎn)，這就要求在構(gòu)造帶局部厚煤層回采時使用支撐能力大和性能穩(wěn)定的支護(hù)方式，同時，還要采取措施，防止煤壁片幫，從而導(dǎo)致漏頂、冒頂事故的發(fā)生。下面是我們在生產(chǎn)實(shí)踐中使用的幾種支護(hù)方式。
3.1構(gòu)造帶兩側(cè)采用矸石帶支護(hù)。
矸石帶具有支撐能力大，穩(wěn)定性好，下沉量大的特點(diǎn)，斷層帶兩側(cè)采用矸石帶支護(hù)即把全部陷落法管理頂板改為構(gòu)造帶局部充填法。
3.2挑落破碎層，支撐完整層。
在構(gòu)造應(yīng)力的影響下，緊靠煤層的直接頂往往比較破碎，其上的巖層則較完整，此時宜將破碎層的頂板挑落，支柱直接支撐在完整頂板上。我局瓦窯坪礦六采區(qū)420-43-背西軸部因?yàn)槭艿今薨櫦皵鄬佑绊懀乇承陛S有一狹長的厚煤層（厚達(dá)2.5~4.0m），回采時因?yàn)橛幸粚觽雾?，呈破碎狀態(tài)，當(dāng)時采用先將偽頂人工挑落，支柱直接支撐較為完整的上部巖層，取得較好的效果。
3.3木垛支護(hù)。
木垛與單柱相比，具有支撐面積大，穩(wěn)定性好，支設(shè)方便，不受支護(hù)高度限制等優(yōu)點(diǎn)。
3.4離層時打木楔，增加穩(wěn)定性。
3.5由于采高成倍增大，礦壓顯現(xiàn)加劇，支架高度增加易降低支架的穩(wěn)定性，易產(chǎn)生倒架、歪斜、煤壁片幫的可能性加大；所以應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，采用走向棚或傾向棚，增加支架的穩(wěn)定性。同時防止煤壁片幫，就是要做到及時支護(hù)，頂梁應(yīng)與頂板接觸良好，提高初撐力，且加固煤壁，及時打好貼幫柱，必要時采用木錨加荊芭背板等護(hù)幫。
4主要結(jié)論
構(gòu)造帶局部厚煤層的回采，由于采高顯著增大，礦壓顯現(xiàn)將明顯加劇，給安全管理帶來很大的壓力，所以支護(hù)時應(yīng)選擇穩(wěn)定性好支撐力大的支護(hù)方法，如矸石充填、木垛、走向棚或傾向棚等。同時，由于煤層厚度增加，支架穩(wěn)定性降低，容易發(fā)生倒架、歪斜，煤壁片幫的深度也隨采高的增大而加深，防止煤壁片幫亦顯得十分重要，要及時支護(hù)，打好貼幫柱，必要時采用木錨桿加荊芭等加固煤壁，尤其是工作面中上部煤壁。
綜上所述，構(gòu)造帶由局部厚煤層的開采，只要依照其礦壓顯現(xiàn)規(guī)律，采取相應(yīng)有效的支護(hù)手段管理頂板，就完全可以保證回采工作的安全。
