构造带局部厚煤层回采的矿压特点及其顶板安全管理

构造带局部厚煤层回采的矿压特点及其顶板安全管理

1概述

回采工作面中因断层褶曲等地质构造所形成的局部厚煤层的回采，一直是煤矿安全管理重点和难点。采用正常煤厚的回采管理方法，就很难避免煤壁大量片帮，乃至漏顶、冒顶等事故出现。所以，观测研究构造带局部厚煤层回采的矿压特点，选择合理的支护手段，是提高工作面回采率，减少顶板事故，确保安全生产的一个重要课题。本文根据本人的多年生产实践，结合有关资料，对其矿压特点及相应的安全管理作一个探讨。

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支柱载荷与顶板下沉量曲线图

——构造带支柱载荷与顶板下沉量曲线

——正常煤厚完整顶板处支柱载荷与顶板下沉量曲线

2构造带局部厚煤层回采的矿压特点

由于煤层硬度一般在f=2-4，本身比较松软，在断层等构造应力的作用下，容易发生塑性变形，产生煤层的局部加厚、变薄乃至尖灭现象。一般来说，在断层面附近，由于引捩作用，使煤层局部加厚或变薄，并沿断层走向呈窄条带状分布。其物点是：煤层原始结构被破坏，煤层增厚带与变薄带相伴生，并呈狭长带状沿构造线方各分布。如我局瓦窑坪矿六采区＋460-43-s采面，由于受边界断层影响，煤层厚度由正常的0.90m增厚到2.5m-4.0m之间，六采区别80-39-nt作面，由于遇斜交断层，工作面煤层厚度也由正常的1.0m增厚至3.0-4.0m之间。根据观测，构造带局部厚煤层回采的矿压显现有以下几个特点：

2.1工作面采高增加，顶底板移近量加大。由于局部厚煤层呈窄条状分布，一般宽度在6-25mm之间，一般采用一次采全高的方式回采。煤层开采后，由于采高比正常煤层增加3-4倍，顶底板移近量将显著增加。国内外的矿压实测表明，工作面采高增加一倍，顶底板移近量增加40~80%，这和我们现场观测的现象相吻合，局部厚煤层的回采，将使采场矿压显现显著增大。

2.2煤壁片帮随采高加入而加深。

构造带所形成的局部厚煤层，一般都煤质构软，顶板破碎，煤壁弱面发育，经常发生煤壁片帮，片帮形式因煤层节理裂隙，层理弱面等分布及发育程度不同，往往是多种多样的。煤壁片帮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断层带内顶板压力大，下沉量大。

上图是某煤矿的10个循环的矿压观测结果，断层带支柱平均荷为16.2t/柱，顶板平均下沉量为145mm，而正常煤厚顶板完整处支柱平均载荷为9.99t/柱，是断层带平均载荷的61.7%，平均下沉量为84.2mm，是断层带平均下沉量的58%。

从该矿的矿压观测曲线图，还可以看出：

2.4支柱载荷和下没量的波动幅度大。

2.5支柱载荷和它相应的顶板下沉量呈现不规则的变化。

而在顶板完整煤厚正常处，顶板下沉量总是随着支柱载荷的增加而增加，随着支柱载荷的降低而降低。

3顶板管理方式选择：

综合上述矿压特点，由于采场矿压显现加剧，模壁片帮可能性加大、岩层间易出现离层现象，从而造成顶板压力大，下沉量大，不稳定，煤壁容易片帮，垮落无规律等矿压特点，这就要求在构造带局部厚煤层回采时使用支撑能力大和性能稳定的支护方式，同时，还要采取措施，防止煤壁片帮，从而导致漏顶、冒顶事故的发生。下面是我们在生产实践中使用的几种支护方式。

3.1构造带两侧采用矸石带支护。

矸石带具有支撑能力大，稳定性好，下沉量大的特点，断层带两侧采用矸石带支护即把全部陷落法管理顶板改为构造带局部充填法。

3.2挑落破碎层，支撑完整层。

在构造应力的影响下，紧靠煤层的直接顶往往比较破碎，其上的岩层则较完整，此时宜将破碎层的顶板挑落，支柱直接支撑在完整顶板上。我局瓦窑坪矿六采区420-43-背西轴部因为受到褶皱及断层影响，沿背斜轴有一狭长的厚煤层（厚达2.5~4.0m），回采时因为有一层伪顶，呈破碎状态，当时采用先将伪顶人工挑落，支柱直接支撑较为完整的上部岩层，取得较好的效果。

3.3木垛支护。

木垛与单柱相比，具有支撑面积大，稳定性好，支设方便，不受支护高度限制等优点。

3.4离层时打木楔，增加稳定性。

3.5由于采高成倍增大，矿压显现加剧，支架高度增加易降低支架的稳定性，易产生倒架、歪斜、煤壁片帮的可能性加大；所以应根据实际情况，采用走向棚或倾向棚，增加支架的稳定性。同时防止煤壁片帮，就是要做到及时支护，顶梁应与顶板接触良好，提高初撑力，且加固煤壁，及时打好贴帮柱，必要时采用木锚加荆芭背板等护帮。

4主要结论

构造带局部厚煤层的回采，由于采高显著增大，矿压显现将明显加剧，给安全管理带来很大的压力，所以支护时应选择稳定性好支撑力大的支护方法，如矸石充填、木垛、走向棚或倾向棚等。同时，由于煤层厚度增加，支架稳定性降低，容易发生倒架、歪斜，煤壁片帮的深度也随采高的增大而加深，防止煤壁片帮亦显得十分重要，要及时支护，打好贴帮柱，必要时采用木锚杆加荆芭等加固煤壁，尤其是工作面中上部煤壁。

综上所述，构造带由局部厚煤层的开采，只要依照其矿压显现规律，采取相应有效的支护手段管理顶板，就完全可以保证回采工作的安全。