大采高综采工作面煤壁片帮控制关键技术

"本文针对中兴煤矿4503工作面在大采高综采过程中遇到的严重片帮问题，通过理论分析和数值模拟方法，深入探讨了煤壁片帮的主要影响因素，并提出了相应的控制措施。文章指出，大采高综采技术虽然具有诸多优势，但在松软煤层条件下，由于煤壁失去应力支撑，片帮风险增加，可能导致冒顶事故，严重影响煤炭安全生产和经济效益。通过对工作面地质条件、煤层特性、断层状况以及采煤工艺的分析，作者提出了具体的治理方案和参数设定，为类似工作面的片帮治理提供了有益的参考。" 大采高综采技术在煤炭开采中具有显著的优势，如简化工艺、提高回采率和机械化程度。然而，对于采高超过5米的工作面，煤壁稳定性问题尤为突出。煤壁片帮是由于工作面一侧失去水平方向的应力支撑，加上重力和工作面倾角的影响，使得煤壁易于垮塌。一旦发生片帮，空顶距扩大，无支护的顶板容易发生冒顶，对矿工安全构成威胁。 中兴煤矿4503工作面的情况显示，该区域地质条件复杂，煤层厚度不均，煤层倾角较小，且伴有夹矸，顶板和底板岩石质量一般。工作面内的正断层也增加了煤壁不稳定的风险。片帮事故通常发生在煤层的上半部分，呈现三种主要形态，这提示我们需要针对这些特征制定针对性的预防和治理策略。 对煤壁片帮的机理分析表明，煤层的松软程度、地质构造、煤岩力学性质以及采煤工艺都对片帮产生重要影响。松软煤层的抗压强度较低，更容易产生裂隙和垮塌。地质构造如断层和节理会降低煤层的整体性，增加片帮可能性。此外，采煤工艺中的切割速度、支护方式和时间都会影响煤壁的稳定性。 为了有效控制片帮，可以采取一系列措施。首先，优化开采工艺，例如调整采煤速度，避免过快导致煤壁应力集中。其次，采用适应松软煤层的支护系统，如液压支架，以提供足够的支撑。再者，加强工作面前后的地质探测，及时发现并处理地质构造，减少因断层引发的不稳定性。最后，数值模拟技术的应用可以帮助预测和分析煤壁稳定性，为制定控制方案提供科学依据。 通过理论分析和数值模拟，可以确定最佳的支护参数，包括支护强度、支护时机和支护密度，以最大限度地减少片帮风险。这些研究结果和控制措施不仅适用于4503工作面，也为其他类似地质条件下的大采高综采工作面提供了宝贵的指导和经验。 对松软煤层大采高综采工作面片帮冒顶的控制是一项涉及多方面因素的技术挑战。通过深入研究和实践，我们可以逐步完善防治技术，提高煤炭开采的安全性和效率。