三软煤层煤壁片帮原因分析及防治技术探析

摘 要：对于三软煤层工作面而言，其煤壁片帮问题已成为影响工作面安全生产的一重要因素，对此，为有效防治三软煤层工作面煤壁片帮问题，本文分析了三软煤层工作面煤壁片帮原因，并提出了一系列具体防治措施，以供同行参考。

关键词：三软煤层;煤壁片帮;原因;防治措施

1 工作面煤壁片帮原因分析

三软煤层所具备的特征主要为顶板、煤层及底板较软，导致该工作面产生煤壁片帮的关键原因主要有以下几点：

1.1 煤层坚固性系数低

由于煤质较软、煤层不具备稳定性、不具备较强的抗压性，煤层所具备的坚固性系数小于1，局部仅仅存在0.1～0.5，煤壁十分容易产生片帮及冒顶。因此，煤层不具备较高的坚固性系数是导致煤壁出现片帮的关键因素。

1.2 煤壁处于支承压力增高区

随着推进度的日益增加，工作面所具有的回采空间也不断增加，直接顶在塌落之后尽管存在相应的膨胀系数，但无法将采空区全部填充完。当基本顶所受到的压力大于其自身的抗压性时，基本顶就会产生首次断裂，由此所产生的压力就是初次来压，直接顶在塌落之后可以极大缓冲基本顶的塌落，使采面支架所受到的压力不断降低。随着工作面的不断推移，基本顶会产生反复的塌落，工作面将产生竖三带和横三区，即基于工作面的推进方向来形成各个相关的区域，主要有离层区、压实区等，基于工作面垂直向上的方向可以形成诸多相关的带，例如裂隙带等。压力拱可以将顶板压力传递至拱的两端，由于三软煤层在对顶板进行控制的时候所运用的为跨落法，可以忽略采空区的一脚，而另外一脚一直处于增高区，由于煤体本身不具备较高的坚固系数，在受到压力之后，煤体将会转变为其较弱的一面，即工作面的两巷及煤墙。换言之，处于增高区的煤体在受到相应的压力之后，在水平的方向将产生一个力，受到该分力的影响，导致矿压显现的问题产生。

1.3 支护强度低

目前，不管是综采或是炮采的工作面都不具备较强的支护水平。其所运用的液压支架为ZFZ/3600/19/28LT型，其阻力为3600kN。若顶煤存在较大的厚度，经过相关操作之后，支架上部的煤体将会形成相应的斜面，尽管斜面的上部存在直接顶塌落的研石进行填充，但是与基本顶之间存在一定的间隙，导致其支撑力不断降低。

2 治理煤壁片帮的现有措施

2.1 煤层深孔高压注水

在工作面的两巷与煤壁之间40m处，每间隔10m就进行注水，其孔深大约是工作面长度的一半，以钻孔上下具有一些抄手为原则，其角度应当与煤层相平行，封孔的长度应当大于2m，注水压力应当大于5MPa，注水量实现13.8L/t，在结束之后，煤体将会增加4.5%的水分。

2.2 煤壁浅孔注水

这类注水孔所处的位置应当与顶梁保持0.8m的距离，其仰角为450，孔深及封孔的长度分别为6和2米，注水压力为3MPa，完成注水的标准就是确保煤体的湿润，每孔所有的注水量及其时间均以两个相接近的孔为准，大约二十分钟的时间，每孔的平均注水量为2400L。在煤体润湿之后就会产生相应的翻结层，缓解煤壁片帮，从而对相应的片冒问题加以控制。

2.3 煤壁打木锚杆

木锚杆的制作材料为杉木和杨木，其前半部与后半部分别为38和45mm，长度为1.8m，形状为锥形，该装置与钻孔之间的匹配差大约维持在4mm，经过相关打击之后可以进入钻孔，依靠摩擦力来对煤壁发挥作用。根据工作面的各种问题，将锚杆设计为单排或“三花”眼的形式，若存在严重的片帮时，其应当运用“三花”。其各个参数分别为：排距、眼距与上眼距顶的数值均为500mm，下眼與上眼之间存在1m的距离，眼深为18m，其俯角处于-3°～-5°，可以有效的支撑煤壁。木锚杆在进入煤层之后，需要对煤层进行注水，之后煤层会吸水变大，并与该装置成为一个整体，以有效的固定煤层。此外，工作面在继续回采后，木锚杆将依托于支架的顶梁上，一旦煤壁出现片帮或顶煤出现脱落，用相应的装置与单体柱相结合来开展超前支护作业，可以对顶板进行及时的控制。

2.4 用风镐落煤

因煤体本身不具备较高的坚固性，目前大部分炮采工作面所运用的均为小型风镐落煤。该落煤方法具有两大优势：①将因放炮对煤体及顶板所产生的震动加以降低;②节省爆破所需的材料，减少成本，同时有效的避免煤壁片帮。

2.5 超前支护

该技术主要运用在机采工作面，因该支架的煤壁不具备相应的支柱，仅仅借助于支架的伸缩梁来达到支护的效果，煤壁极易产生片帮，进而导致梁头产生冒落。因而，当伸缩梁出来之后，依旧无法对煤壁进行支撑，应当运用临时支护：首先在煤壁上设置一个梁窝，然后将一个直径较大的木头一端搭在支架顶梁之上，另一端则需要进入梁窝中，将其均匀的设置在伸缩梁上，最后设置相应的荆笆对其进行保护。若存在较严重的片帮问题，在支护的下方应当依靠煤壁来加工抬棚，以提升支护的效果。

2.6 煤壁闭帮

主要位于炮采工作面，由于该工作面所运用的支护为悬疑支架，其长度及宽分别为2.8和1m，在顶梁的四个角设置相应的液压支柱，在支架发生推移时，前部两个支柱将会仅仅贴合煤壁，之后再运用相应的废弃胶带和椽子来进行闭帮，如局部产生片帮的问题，就用袋子装满煤之后进行填充，避免煤壁产生片帮。

3 结语

三软煤层工作面所产生的煤壁片帮问题较为明显，对工作面的开采效率有着严重的影响，更有严重的会对空顶造成极大的影响，导致支架产生倒架及冒顶的状况，对工作面的产生造成了极大威胁。因此，对煤壁片帮的形成原理及预防措施进行有效的分析，这对三软煤层的正常运作有着极其关键的作用。由根本上来分析片帮形成的原因，提出有效的措施来进行预防，推动三软煤层的发展。

参考文献：

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作者简介：王志浩（1987-），男，汉族，河北保定人，本科，2014年7月毕业于河南工程学院采矿工程专业，研究方向：采煤技术。