深部大采高超长工作面煤壁片帮机制与防治技术

"该研究主要探讨了深部大采高超长工作面煤壁片帮的机理及其控制技术，通过实验室试验、数值计算和理论分析等方法进行深入研究。研究发现，煤体的脆性和含水率对片帮有显著影响，煤层含水率在5.0%左右时强度最高。此外，当采高固定时，煤层强度降低会增加煤壁水平变形，促进片帮现象的发生，特别是在煤壁中上部，距煤层底板2~4m的位置。针对这些问题，现场采取了多种控制技术，如两巷超前深孔煤层注水、两巷超前深孔+工作面煤壁浅孔预注浆、调节支架安全阀差异开启以及选用大工阻支架等，这些措施在防止片帮和降尘方面取得了良好的效果，为深部大采高超长工作面的安全高效开采提供了理论支持和技术保障。" 本文详细研究了深部开采过程中遇到的关键问题——大采高超长工作面的煤壁片帮。煤壁片帮是指在开采过程中，煤壁因应力分布不均或煤体自身性质导致的局部崩落现象，这严重影响了矿井的安全与生产效率。研究团队采用了多元化的研究手段，包括实验室试验，以了解煤体的基本特性，如脆性及含水率对其强度的影响；通过数值计算模拟了工作面的应力分布和煤壁变形情况；同时，结合理论分析，揭示了煤壁片帮的内在机理。 研究表明，煤体的原始含水率是影响其稳定性的关键因素之一。在试验条件下，当煤层含水率从1.6%增加到5.0%时，煤体强度达到峰值，这表明适当的水分可以提高煤体的稳定性。然而，当煤层强度较低时，随着采高的增加，煤壁的水平变形加剧，从而增加了片帮的风险。具体来说，当采高为5米时，煤壁中上部2至4米距离煤层底板的区域最容易发生片帮。 为了有效控制片帮，研究人员提出了多种现场应用技术。其中，两巷超前深孔煤层注水能预先湿润煤体，提高其抗剪切能力；两巷超前深孔配合工作面煤壁浅孔预注浆可加固煤壁，减少片帮可能；调节支架安全阀差异开启可以适应工作面的应力变化，保持煤壁的稳定性；而选用大工阻支架则能增强支护力度，防止煤壁崩塌。 这些研究成果对深部大采高超长工作面的安全管理具有重大意义，它们不仅为防止片帮提供了理论依据，也为矿山实际操作提供了实用的技术措施，有助于实现安全生产与高效开采的双重目标。通过深入理解煤壁片帮机理，并结合科学的控制技术，矿井能够更有效地预防和应对这一难题，确保深部开采过程的顺利进行。