关于煤矿开采过程中回采工作面的顶板控制

    我省的煤炭开采绝大部分为地下开采，当进行地下开采工作时，原来的应力平衡状态被破坏，引起岩体内部的应力重新分布，重新分布后的应力会使巷道和回采工作面周围的煤，岩石发生破坏，这种矿压显现会给开采工作造成不同程度的危害。为使矿压显现不致于影响正常的开采工作和保证生产安全，就必须采取各种技术措施加以控制，尤其，回采工作面顶板矿山压力的控制成为煤炭地下开采工作中顶板压力控制的重点。
    众所周知，回采工作面是地下移动着的工作空间。为了保证生产工作的正常进行与矿工的安全必须对它进行维护。然而回采工作面的矿山压力显现又决定了回采工作面周围所处的围岩和开采条件。因此，为了确保回采面空间的安全，必须对回采面形成的矿山压力加以控制。控制回采工作面矿山压力，主要是指工作空间的支护以及采空区的处理。回采工作空间的直接维护对象是直接顶，直接顶的好坏将对生产与安全产生直接影响，而直接顶的完整性又受到老顶平衡特征的影响。从一定意义上讲，控制回采面的矿山压力显现主要是控制老顶的活动规律，使其不危及到工作面的安全。工作面支护的直接对象是直接顶岩层，通过直接顶间接地对老顶的活动起一定的控制作用。
    采空区处理方法一般分为四种，即：煤柱支撑法、缓慢下沉法、采空区充填法和全部垮落法。由于人们在生产实践中逐渐掌握了顶板来压的规律及控制措施，因而目前几乎绝大部分地区都采用全部垮落法处理采空区。
控制采场矿山压力的基本手段是建回采工作面支架。回采工作面支架是平衡回采工作面顶板压力的一种构筑物，它必须与开采后形成的上覆岩层大结构相适应，所以必须具备两个特性：一是支架的支撑力与支架的可缩性；二是具有良好的支撑性能。由于支架是处在对上覆岩层形成的支撑体系“煤壁——支架——采空区已冒落矸石”之中。煤壁相对来说具有较大的刚性，采空区已冒落的矸石则具有较大的可缩性，支架处于这两者之间。因此,支架的性能将直接影响支架受力的大小。
    近几十年来，随着对顶板压力的深入研究，支架特性也逐步得到改善。为了适应支架各种特性的需要，支架结构也就多种多样，形成了不同型号的支架。回采工作面支架主要是由梁和柱组合而成的。我们现在使用的支架主要有：单体支架和液压支架。单体支架以摩擦式金属支架为主，是由金属摩擦支柱和金属铰接顶梁组合而成。回采工作面使用单体支架时，支设与回撤的劳动强度较大且不安全，常常导致支护工序跟不上采煤工序，使支护成为进一步提高采场能力和工效的障碍，除此之外，单体支架组合不稳定，工作面来压时易于被推倒，因此，现在提倡使用液压支架。液压支架以液压为动力，不仅能实现支设与回撤的自动化，又能使移溜等一系列工序也同时实现机械化，充分减轻了繁重的体力劳动。
     为了能更好地控制回彩工作面顶板，更有效地保证安全生产，我们必须认真观察，研究回彩工作面顶板压力的规律，详细了解掌握回采工作面顶板岩层性质，以便于选择与之相适应的支护结构。这样，使支架既能维护顶板，又只需要使用最小的支撑力。总的来说，回采工作面的支架与其支撑的围岩是一对相互作用着的矛盾统一体。支架的结构及性能的设计必须符合回采工作面围岩运动规律，只有这样才能使支护结构设计既经济又合理，同时也只有支架的支撑力分布合适，护顶装置可靠，才有可能维护好顶板，以保证矿工的安全和生产正常进行。
    由此，我们必须正确地，科学地掌握回采工作面支架与围岩关系的特点。其特点如下：（一）支架和围岩是相互作用的一对力。在小范围内，支架可以视为一个反力，围岩形成的顶板压力则是一个作用力，两者应互相适应，使其大小相等而且尽可能地作用在一个作用点上。（二）支架受力的大小及其在回采工作面分布的规律与支架性能有关，支架受力大小还与围岩的性质，即支架与围岩形成的总特性有关。（三）支架结构及尺寸对顶板压力的影响。实际生产中证明，在支架架型选择合适时，可以用最小的工作阻力维护好整个顶板。从上述情况可知，支架结构必须适应围岩条件，在支架受力的过程中应尽可能使其与顶板压力相一致。在支架参数中最主要的是确定工作阻力和可缩量。对围岩来说，主要是考虑在各种支架反力作用下的顶板状态。
    实践证明，认真掌握回彩工作面顶板矿山压力显现规律及其控制方法，可以获得安全的生产环境，以谋求更好的开采经济效益。回采工作面矿山压力及其控制问题日益受到重视，掌握好回彩工作面顶板矿山压力显现规律及其控制方法对我国和谐发展有重大意义。首先，它是保证安全正常生产的需要；其次，还可以提高工作面回采率，减少地下资源的损失。在同样的矿山地质条件下，随着改变支架类型和支护方式，可以有效地控制回采工作面顶板，改善地下开采技术。回采工作面矿山压力及其控制与提高地下采煤的经济效益有直接关系，不仅能减少矿工人数，提高工效，还能降低矿工劳动强度。
    今后，我们还需继续加大矿山压力及其控制的研究、探索，不断提高，为我国煤炭事业的发展尽一份力量。
          孝义市下栅乡安监中心   张乃忠

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