影响采煤工作面矿山压力因素分析
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摘要:随着我国经济的发展，人们对生活质量的要求也越来越高，因此，增加了能源的危机。本文通过对我国，煤矿工作中煤矿生产综合能力的体现进行了分析，对其受矿山压力因素进行了分析，并提出一些措施，期望能更好的促进我国煤矿工程的发展。
关键词:采煤工作面；矿山压力；因素
中图分类号：X752文献标识码： A
引言
提高采煤工作面顶板管理控制，主要取决于矿山压力和支护方式。矿山压力指的是存在于采掘空间围岩内的力。简称矿压或地压。当煤岩被采动以后，形成一定的空间，从而打破了原有的静止状态，煤岩体仙的原有应力被释放出来，作用于采动空间的四周，使之移动变形。而重力是产生矿山压力的主要根源，因而顶板向下移动的趋向较大，而且对巷道支护产生压力，通常称顶板压力。支护方式是指工作面及两巷采取支架、单体柱、梁等支护材料对顶板进行二次维护。二次支护的作用就是保证顶板在受到顶板压力时不会发生较大的变形。当然这也取决于选取什么样的支护方式。只有两者的有效结合才可以达到顶板的有效控制。
一、矿山压力的基本概念
（一）概念
地下岩体在采动以前，由于自重的作用在其内部引起的应力，通常称为原岩应力，因为开采前的岩体处于静止状态，所以原岩体是处于应力平衡状态，当开掘巷道或进行回采工作时，破坏了原来的应力平衡状态，引起岩体内部应力的重新分布，重新分布的应力超过煤岩的极限强度时，使巷道和回采工作面周围的煤、岩发生破坏，这种情况将持续到煤、岩内部重新达到新的应力平衡为止。此时，巷道和回采工作面周围的煤、岩体内形成一个与原岩应力场显然不同的新的应力场、这种由于在地下进行采掘活动而在井巷、硐室及回采工作面周围煤、岩体中和支护物上所引起的力，就叫矿山压力，简称矿压。
（二）采煤工作面顶板事故发生特点
采煤过程中发生的顶板事故具有两个显著特点:1.周期性，煤矿工作人员的作业周期会使事故发生具有一定的周期性。做好煤矿的管理工作能够使安全周期延长，但顶板事故发生的周期性依旧无法避免。因此，煤矿管理人员需从小区域内对事故发生概率进行控制；2.重复性。假如在不同时间不同采煤区中重复发生的工作面顶板事故10起就有10人死亡；那么在相同顶板事故中重复发生的事故20起就有20人死亡，其重复率非常高。
（三）采煤工作面顶板事故类型
1.推垮型与漏垮型
推垮型冒顶往往发生在煤矿作业的初采阶段，且工作面的顶板属于复合顶板情形下易引发推垮型冒顶，推垮型冒顶应作为防治顶板事故的重点，推垮型冒顶的特征是:在冒顶发生之前，顶板所受压力小，支柱未受到损坏，工作面的支护强度偏低;在岩块掉落之前，顶板四周会出现裂缝或是小冒顶，漏垮型冒顶发生的原因是工作面板顶由细碎的岩层及再生顶板构成，通过关键地段时，顶板，起不到护、封作用，漏顶情况出现，矸石坠落致使支架失去平衡，冒顶情况出现，
2.冲垮型冒顶与局部岩块冒顶
冲垮型冒顶的顶板由坚硬的岩层构成，悬顶较大，造成大块的岩石直接斜滑向煤壁面，强大冲力致使支架倾倒，形成冒顶，也可能是工作面回柱到达端头出口时，顶板压力压制在少数支架上，在未采取措施时便撤回支架的情况下，顶板向下砸落致使支架受到冲力，倾倒形成冒顶，局部岩块冒顶的顶板是镶嵌型的构造，顶板存在一些锅底状的包裹体，未及时做好支护，空余的顶板面积大，而棚档分布不均，致使岩块随滑面下坠，形成冒顶，局部岩块冒顶虽然影响范围小，但因其无明显征兆，不易预防。
（一）开采深度对矿山压力的影响
煤矿开采的深度影响到岩层的原始应力，并且随着深度的增加，巷道围岩变形与支架载荷随之增大。通过研究发现，岩层受重力变形所积聚的能与深度平方成正比关系。也就是说，煤矿的开采深度对深部围岩的运动规律，巷道及采场的支护都将有严重的影响，开采深度不同顶板下沉量也不同，同时开采深度的不同工作面支柱钻底量也不同，开采深度不同两邦移近量也不同。
（二）工作面推进速度对矿山压力的影响
工作面推进速度对矿山压力也有一定的影响，实质上也是时间因素的影响，在实际煤矿施工监测中发现，顶板下沉量是时间的函数，工作面顶板下沉量也随时间而增加。因此，加快工作面的推进速度，是减小顶板下沉量，改善工作面状态的有效途径之一。
（三）煤层倾角对矿山压力的影响
煤层倾角的大小，对矿山压力的影响很大，也有可能改变矿山压力的规律性。煤层倾角加大，顶板下沉量就逐渐变小，如图1当煤层具有倾角时，上覆岩层的重量可分解为平行岩层方向的分力P2和垂直岩层方向的分力P1。
三、采煤工作面矿山压力释放的措施
（一）采用先进的顶板监测技术
对采煤工作面顶板的压力变化进行实时监测，可有效防止采煤工作面顶板事故的发生。应用矿压监测等顶板监测技术，科学监测、分析顶板应力分布及活动规律，为采煤工作面顶板管理工作提供准确的信息和决策依据，以便采取有针对性的措施进行支护，可有效防止采煤工作面顶板冒落和垮落，保证采煤工作面各工序正常作业及作业人员安全。
（二）采面周期来压安全技术防治
周期来压期问应坚持循环注液，保证工作面单体柱的柱压不低于11.5MPa;沿切顶排增设密集柱且每隔l0m支设木垛，若周期来压前悬顶面积大，应用圆木一梁三柱支设俄棚。提高支架支撑强度，工作面支架初撑力不小于24MPa，全工作面支架合格率不得小于80%，如支架合格率小于80%，综采队队长在早调度会上必须说明原因。泵站提供压力不低于30MPa，当压力低于规定值时，应及时查找原因立即处理。
（三）加强工作面端头支护
因为采煤工作面上下端头连接回风巷与运输巷，控顶面积大，同时在移动刮板输送机机头机尾时，撤柱、支柱反复支撑，使顶板下沉、破碎，因而两端头冒顶事故较多，所以必须加强支护、特殊管理。用4.4米（15#煤采用5米）铰接顶梁或金属长梁（一般用11#工字钢或π型钢做的长梁）与单体柱组成的悬臂梁式的特殊支护。运输巷（或风巷）也用金属梁超前支护，托住巷道原有支架。
（四）严格监督采煤作业现场管理
对整个采煤工程的验收及评估等力一面进行严格监督及管理，杜绝使用违规劣质材料，确保采煤作业的整体安全性。同时使用合格的单体液压支柱，将工作面的支护装备及配置进行提高。对采煤作业人员定期进行技术培训，加强其专业技能。
2006年1月16日英安煤矿12605采煤工作面发生一起顶板事故，死亡一人。事故发生原因主要为工作面未按照规章制度进行管理，作业中采用了失效支柱;对于失效支柱未发现处理;作业班长在发现事故预兆后，由于专业能力不足，防范措施采取失误，事故隐患依旧留存;矿井未对新工人进行必要的培训，在新人经验不足的情况下放任其单独作业。这表明对于采煤现场的监督管理在顶板事故预防中尤为重要，管理人员应严格监督采煤作业现场管理。
（五）加强单体液压支柱工作面支护管理工作
对于加强单体液压支柱工作面支护管理工作，必须要做好七个方面的工作，即为“支、护、稳、切、控、实、齐”这七项工作，主要应抓好二个质量、支柱、架的质量、支设质量、三个环节泵站压力、软底板的处理、二次(多次)补液保证支撑力，努力提高工作面的支护质量。在进行回柱操作时，一定要严格遵守相关作业规则，用认真谨慎的态度、正确的回柱方法进行回柱工作。
结束语
通过对影响采煤工作面矿山压力的因素分析发现，采高和控顶距、开采深度、工作面推进速度、煤层倾角以及支护材料及顶板管理方法都对矿山压力产生影响。通过对其影响规律的研究，可以采取相应的措施遏制顶板下沉，确保采煤工作面的生产安全。
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