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摘 要： 围绕阜矿集团和云南工投公司大采高的生产实际，分析综采工作面大采高煤帮片帮的分布特点和影响因素，总结其片帮规律和成形原因，提出预防大采高综采工作面煤壁片帮的技术措施，达到有效的控制顶板的目的，保证安全提高经济效益。
关健词： 综采大采高；片帮成因；预防治理措施
1 概述
阜矿集团从上个世纪90年代起，在五龙煤矿二水平221二阶段就开始试验开采厚煤层，大采高一次采全高的综采工作面生产活动，通过在五龙矿、八道壕矿、恒大公司多个面的生产，取得了巨大的成功，给各个煤矿带来了可观的经济和社会效益，现如今范是有条件厚煤层能一次采全高的工作面全部采用此方法。云南工投集团动力配煤公司也从2012年开始了实施大采高综采生产实验。
厚煤层一次采全高大采高的综采工作面，由于采高较高一般在4.0-5.0米左右，且阜新矿区煤层赋存状态复杂，煤层倾角大部为17～25°，煤层顶层节理较发育，开采时上覆岩层活动范围和规模较大，工作面顶板矿压显现的比较强烈，特别是当工作面煤质松软，顶板破碎、煤壁层节理发育时，煤壁片帮现象时有发生.这给工作面顶板的管理，人员行走、设备检修或作防尘通风等工作的人员带来了极大的安全隐患，为了有效降低大采高给工作面带来的安全危胁，降低工作面煤壁带来的片帮几率，防止工作面顶板事故的发生，确保安全生产，本文就如何降低工作面片帮事故的成因、预防治理措施进行了浅析。
2 综采厚煤层一次采全高、大采高煤壁片帮成因
煤壁片帮的影响因素较多也很复杂，首先由于煤层赋存状态不一样，那么片帮的程度就不尽相同。另外处在单斜构造区煤层倾角较小的，它反应的程度就小，如云南工投集团贵州黔西南州兴仁县兴隆煤矿就是一个近水平的煤层，工作面倾角5°，层理节理都不发育，因此工作面片帮现象基本上不发生，虽有周期压但表现为煤壁上部靠近顶板处略有片帮发生在，不影响正常生产活动。
阜新矿区由于煤层复杂，特别是八道壕矿由于煤的层、节理较发育且煤层较松软，因此表现的煤壁片帮较强烈，发生片帮的地点分布在煤壁的各个部位，先是靠近煤层顶板处，然后是煤层中部，最后是煤壁下部。煤层上部片帮最宽达1.8-2.5M，即使支架有前探梁但也不能有效的控制顶板，这个时候护帮千斤顶基本上失去了应有的效能，仍然会发生冒顶事故，以100台支架为例，中部50#支架左右是最容易发生冒顶区域的地段，通过实践证明大采高的综采工作面中部冒顶概率大约在80%左右，其它20%是在上下端头位置。而且大部分是煤壁片帮造成的，所以研究煤壁片帮是大采高综采工作面安全生产的最关健问题。
3 影响片帮的因素
3.1 片帮与顶板冒落的关系
煤壁片帮在综采工作面不是孤立在的，往往是与前梁距煤壁之间的漏顶存在着必然的联系。实践证明片帮往往引起冒顶，冒顶的在扩大会加深片帮的深度，会引起更大的冒顶，两者是相辅相承的关系，是一种恶性循环尤其是破碎的顶板，这种性况发生的机会更大，八道壕矿311工作面就是一个典型的例子，该面就是煤层松软，顶板破碎，片帮2.4M以上造成工作面中部38米冒顶事故，压住工作面运输机，影响生产达48小时以上。
3.2 煤壁片帮与采高的关系
正常分层开采的条件下，采高在3.2M左右时工作面片帮不是主要问题，由于有前探梁和支架的护帮板，能够护住工作面的煤壁和顶板，同时护帮板能大部分护住煤帮，即使有部分的片帮，通过护帮板和前梁挑料，也能控制住顶板，而工作面采高增大之后，护帮板护住煤壁的面积减小，势必造成裸露面积的增大，使片帮的机率大大的增加，增大了工作面冒顶概率，当采煤机割煤时，由于受到机械震动的影响，煤壁受力后更易发生片帮。
3.3 片帮与煤层倾角的关系
当工作面倾角处于近水平煤层时，受重力影响，全部地应力处在垂直状态，这时片帮相对最小，云南工投公司的矿井就是这个现象。而阜新矿区由于煤层倾角基本上是大于17°，这样煤炭受力不是处于一种水平状态，它是有一个角度向下力，所以煤壁更易片帮，防止冒顶更不容易，它不是从本架中窜矸，而是从下两个支架段掉顶，片帮更深，而造成支架倒架，发生重大冒顶事故。
3.4 工作面推进速度与片帮的关系
通过实践证明，工作面的推进速度越快，片帮越少，反之就越高。这不仅在大采高的综采工作面得到证明，即使在一般的采煤工作面如炮采也是证明了的真理。但大采高的工作面反应的更激烈，通过五龙煤矿221综采工作的生产实践更证明了这个真理的存在，当时工作面过西三石门旧巷，在通过的过程中，由于推进的速度较慢，月推进20M左右，使工作面顶板来压频繁，造成片帮严重，从而导致工作面大面积冒顶，最后不得对工作面提前撤除。
3.5 采煤机割煤深度及支架状态与片帮的关系
采煤机割煤时由于切割的煤炭比较松软，因此割煤深度与片帮存在因果的联系。煤质越松软，割煤越省力，同时割煤越深，与此相关联的上覆顶板暴露的面积也就越大，工作面冒顶机率也会增加，从而影响安全生产。而支架状态也是工作面片帮大小与否的重要因素，支架的初撑力和工作阻力达不到要求、乳化液泵站工作状态达不到工作需求，势必会造成支架不能有效的支护顶板，从而使工作面的顶板压力增大，造成工作面煤壁片帮，使之发生顶板事故。
4 片帮预防治理措施
4.1 提高液压支架的初撑力
要掌握好割煤速度，保证支架工有足够的操作时间操作好支架，延长升架时间，使支架有足够的初撑力，这样就能有效的控制顶板的下沉，就能控制煤壁的片帮。同时要确保支架的完好，不窜漏液，使工作面顶板处于相对稳定的状态。 增加工作面支架的工作阻力，在设计选型上采用大工作阻力的支架。从实践上看，原来采用支撑掩护式支架，其工作阻力为zy4800-26/50，通过矿压观测和在实际的应用中发现其工作阻力还是不太满足安全生产的需要，通过大量的论证后采用掩护式支架，其支架的工作阻力为zy5600-26/50的后，对工作面顶板的控制更趋于完美，能有效的控制顶板。 4.2 追机作业及时支护，保证工作面的推进速度
要想控制工作面顶板必须要追机作业及时支护，必须要滞后采煤机2～3个支架作业，尽可能的缩短顶板暴露时间，对片帮控制起到良好的效果。工作面的推进速度是处理顶板最重要的一环。只有加快工作面的推进速度才能有效的控制顶板，通过实践证明，推进速度越快，工作面的压力就会被甩向老塘，老顶的周期来压也是在老塘进行，没有了明显的周期来压或延长周期来压的步距，片帮现象发生的就少，就会减少工作面冒顶机会，所以工作面推进的快与否是决定煤壁片帮的重中之重。
4.3 规划合理的布局，优化设计
根据以往的生产实际，工作面仰斜开采时，由于受到煤层重力影响，往往煤壁片帮较大，而且随着采高的增加，这种趋势更甚。在采煤机每次割煤时，仅处理片帮落煤所用的时间就占整个循环工作时间的一半以上，造成工作面推进速度变慢，顶板来压周期性加快，严重的影响生产和安全，伤人事故屡有发生。但采用俯斜的布置后，工作面的顶板压力作用在原生的煤体里，采煤机割煤时煤帮割的较齐，使片帮得到了有效的扼制，生产时间加长，工作面的推进速度加快。
4.4 调整工作面推进时的角度，也是控制工作面煤壁片帮的一个重要手段
由于阜新矿区煤层的倾角大部分都在17°以上，所以支架在拉移过程中存在着上下窜、支架歪斜倾倒的问题，为此根据工作面的实际煤层倾角，要使下部超前上部一定的距离，工作面直线方向与其法线有3～5°，最大不大于7°的夹角，这也是人为的制造工作面与煤层的层理有一个夹角，这样有利于工作面顶板管理，也能更好的控制煤壁片帮现象的发生。
4.5 严格的控制采高，沿工作面直接顶开采，是有效控制片帮冒顶的主要手段
任何支架都有最大和最小支撑高度，因此工作面的采高要控制在支架许可的支撑范围内，任何超过支架本身最大支撑高度的行为，将会带来极其严重后果，而且工作面不能留顶煤开采，由于煤质相对岩石来说比较松软，一旦工作面顶板来压，顶煤就会从支架前梁大面积抽条脱落，使支架不能有效的支护顶板，增加了煤壁和支架之间的自由宽度，及易发生片帮现象，从而导致工作面冒顶，这种现象在生产过程中也屡次发生过。因此遇到煤层厚度发生变化时，要保证工作面直但可以有一定的起伏坡度，使之沿煤层顶板开采，是控制采高降低煤壁片帮的主要手段之一。
综上所述，实际在生产过程中还有许多治理、预防煤壁片帮的措施，如发生片帮时，超前最小控顶距移支架、伸出伸缩梁挑起护帮板，采煤机沿底板割煤且深度减小，采煤机单向割煤后牵引到大面积煤壁片帮的上方，以防顶板冒落压埋采煤机，使处理顶板事故的困难加据等等也是防治煤壁片帮，处理冒顶事故的方法。
5 结语
通过近二十年的生产实践，综采工作面厚煤层一次采全高大采高 ，是解决厚煤层开采，提高煤层生产力和采区回采率，提高生产矿井经济效益的最主要手段，这种方法无论在安全、生产和技术水平的管理上都有了一个质的飞跃，今后这种方法还能通过生产的实际活动更上一层楼，发展前景深远广阔。
作者简介：
王子章（1963-），男，辽宁阜新人，采矿工程师，现就职于阜新矿业集团调度处。
关健词： 综采大采高；片帮成因；预防治理措施
1 概述
阜矿集团从上个世纪90年代起，在五龙煤矿二水平221二阶段就开始试验开采厚煤层，大采高一次采全高的综采工作面生产活动，通过在五龙矿、八道壕矿、恒大公司多个面的生产，取得了巨大的成功，给各个煤矿带来了可观的经济和社会效益，现如今范是有条件厚煤层能一次采全高的工作面全部采用此方法。云南工投集团动力配煤公司也从2012年开始了实施大采高综采生产实验。
厚煤层一次采全高大采高的综采工作面，由于采高较高一般在4.0-5.0米左右，且阜新矿区煤层赋存状态复杂，煤层倾角大部为17～25°，煤层顶层节理较发育，开采时上覆岩层活动范围和规模较大，工作面顶板矿压显现的比较强烈，特别是当工作面煤质松软，顶板破碎、煤壁层节理发育时，煤壁片帮现象时有发生.这给工作面顶板的管理，人员行走、设备检修或作防尘通风等工作的人员带来了极大的安全隐患，为了有效降低大采高给工作面带来的安全危胁，降低工作面煤壁带来的片帮几率，防止工作面顶板事故的发生，确保安全生产，本文就如何降低工作面片帮事故的成因、预防治理措施进行了浅析。
2 综采厚煤层一次采全高、大采高煤壁片帮成因
煤壁片帮的影响因素较多也很复杂，首先由于煤层赋存状态不一样，那么片帮的程度就不尽相同。另外处在单斜构造区煤层倾角较小的，它反应的程度就小，如云南工投集团贵州黔西南州兴仁县兴隆煤矿就是一个近水平的煤层，工作面倾角5°，层理节理都不发育，因此工作面片帮现象基本上不发生，虽有周期压但表现为煤壁上部靠近顶板处略有片帮发生在，不影响正常生产活动。
阜新矿区由于煤层复杂，特别是八道壕矿由于煤的层、节理较发育且煤层较松软，因此表现的煤壁片帮较强烈，发生片帮的地点分布在煤壁的各个部位，先是靠近煤层顶板处，然后是煤层中部，最后是煤壁下部。煤层上部片帮最宽达1.8-2.5M，即使支架有前探梁但也不能有效的控制顶板，这个时候护帮千斤顶基本上失去了应有的效能，仍然会发生冒顶事故，以100台支架为例，中部50#支架左右是最容易发生冒顶区域的地段，通过实践证明大采高的综采工作面中部冒顶概率大约在80%左右，其它20%是在上下端头位置。而且大部分是煤壁片帮造成的，所以研究煤壁片帮是大采高综采工作面安全生产的最关健问题。
3 影响片帮的因素
3.1 片帮与顶板冒落的关系
煤壁片帮在综采工作面不是孤立在的，往往是与前梁距煤壁之间的漏顶存在着必然的联系。实践证明片帮往往引起冒顶，冒顶的在扩大会加深片帮的深度，会引起更大的冒顶，两者是相辅相承的关系，是一种恶性循环尤其是破碎的顶板，这种性况发生的机会更大，八道壕矿311工作面就是一个典型的例子，该面就是煤层松软，顶板破碎，片帮2.4M以上造成工作面中部38米冒顶事故，压住工作面运输机，影响生产达48小时以上。
3.2 煤壁片帮与采高的关系
正常分层开采的条件下，采高在3.2M左右时工作面片帮不是主要问题，由于有前探梁和支架的护帮板，能够护住工作面的煤壁和顶板，同时护帮板能大部分护住煤帮，即使有部分的片帮，通过护帮板和前梁挑料，也能控制住顶板，而工作面采高增大之后，护帮板护住煤壁的面积减小，势必造成裸露面积的增大，使片帮的机率大大的增加，增大了工作面冒顶概率，当采煤机割煤时，由于受到机械震动的影响，煤壁受力后更易发生片帮。
3.3 片帮与煤层倾角的关系
当工作面倾角处于近水平煤层时，受重力影响，全部地应力处在垂直状态，这时片帮相对最小，云南工投公司的矿井就是这个现象。而阜新矿区由于煤层倾角基本上是大于17°，这样煤炭受力不是处于一种水平状态，它是有一个角度向下力，所以煤壁更易片帮，防止冒顶更不容易，它不是从本架中窜矸，而是从下两个支架段掉顶，片帮更深，而造成支架倒架，发生重大冒顶事故。
3.4 工作面推进速度与片帮的关系
通过实践证明，工作面的推进速度越快，片帮越少，反之就越高。这不仅在大采高的综采工作面得到证明，即使在一般的采煤工作面如炮采也是证明了的真理。但大采高的工作面反应的更激烈，通过五龙煤矿221综采工作的生产实践更证明了这个真理的存在，当时工作面过西三石门旧巷，在通过的过程中，由于推进的速度较慢，月推进20M左右，使工作面顶板来压频繁，造成片帮严重，从而导致工作面大面积冒顶，最后不得对工作面提前撤除。
3.5 采煤机割煤深度及支架状态与片帮的关系
采煤机割煤时由于切割的煤炭比较松软，因此割煤深度与片帮存在因果的联系。煤质越松软，割煤越省力，同时割煤越深，与此相关联的上覆顶板暴露的面积也就越大，工作面冒顶机率也会增加，从而影响安全生产。而支架状态也是工作面片帮大小与否的重要因素，支架的初撑力和工作阻力达不到要求、乳化液泵站工作状态达不到工作需求，势必会造成支架不能有效的支护顶板，从而使工作面的顶板压力增大，造成工作面煤壁片帮，使之发生顶板事故。
4 片帮预防治理措施
4.1 提高液压支架的初撑力
要掌握好割煤速度，保证支架工有足够的操作时间操作好支架，延长升架时间，使支架有足够的初撑力，这样就能有效的控制顶板的下沉，就能控制煤壁的片帮。同时要确保支架的完好，不窜漏液，使工作面顶板处于相对稳定的状态。 增加工作面支架的工作阻力，在设计选型上采用大工作阻力的支架。从实践上看，原来采用支撑掩护式支架，其工作阻力为zy4800-26/50，通过矿压观测和在实际的应用中发现其工作阻力还是不太满足安全生产的需要，通过大量的论证后采用掩护式支架，其支架的工作阻力为zy5600-26/50的后，对工作面顶板的控制更趋于完美，能有效的控制顶板。 4.2 追机作业及时支护，保证工作面的推进速度
要想控制工作面顶板必须要追机作业及时支护，必须要滞后采煤机2～3个支架作业，尽可能的缩短顶板暴露时间，对片帮控制起到良好的效果。工作面的推进速度是处理顶板最重要的一环。只有加快工作面的推进速度才能有效的控制顶板，通过实践证明，推进速度越快，工作面的压力就会被甩向老塘，老顶的周期来压也是在老塘进行，没有了明显的周期来压或延长周期来压的步距，片帮现象发生的就少，就会减少工作面冒顶机会，所以工作面推进的快与否是决定煤壁片帮的重中之重。
4.3 规划合理的布局，优化设计
根据以往的生产实际，工作面仰斜开采时，由于受到煤层重力影响，往往煤壁片帮较大，而且随着采高的增加，这种趋势更甚。在采煤机每次割煤时，仅处理片帮落煤所用的时间就占整个循环工作时间的一半以上，造成工作面推进速度变慢，顶板来压周期性加快，严重的影响生产和安全，伤人事故屡有发生。但采用俯斜的布置后，工作面的顶板压力作用在原生的煤体里，采煤机割煤时煤帮割的较齐，使片帮得到了有效的扼制，生产时间加长，工作面的推进速度加快。
4.4 调整工作面推进时的角度，也是控制工作面煤壁片帮的一个重要手段
由于阜新矿区煤层的倾角大部分都在17°以上，所以支架在拉移过程中存在着上下窜、支架歪斜倾倒的问题，为此根据工作面的实际煤层倾角，要使下部超前上部一定的距离，工作面直线方向与其法线有3～5°，最大不大于7°的夹角，这也是人为的制造工作面与煤层的层理有一个夹角，这样有利于工作面顶板管理，也能更好的控制煤壁片帮现象的发生。
4.5 严格的控制采高，沿工作面直接顶开采，是有效控制片帮冒顶的主要手段
任何支架都有最大和最小支撑高度，因此工作面的采高要控制在支架许可的支撑范围内，任何超过支架本身最大支撑高度的行为，将会带来极其严重后果，而且工作面不能留顶煤开采，由于煤质相对岩石来说比较松软，一旦工作面顶板来压，顶煤就会从支架前梁大面积抽条脱落，使支架不能有效的支护顶板，增加了煤壁和支架之间的自由宽度，及易发生片帮现象，从而导致工作面冒顶，这种现象在生产过程中也屡次发生过。因此遇到煤层厚度发生变化时，要保证工作面直但可以有一定的起伏坡度，使之沿煤层顶板开采，是控制采高降低煤壁片帮的主要手段之一。
综上所述，实际在生产过程中还有许多治理、预防煤壁片帮的措施，如发生片帮时，超前最小控顶距移支架、伸出伸缩梁挑起护帮板，采煤机沿底板割煤且深度减小，采煤机单向割煤后牵引到大面积煤壁片帮的上方，以防顶板冒落压埋采煤机，使处理顶板事故的困难加据等等也是防治煤壁片帮，处理冒顶事故的方法。
5 结语
通过近二十年的生产实践，综采工作面厚煤层一次采全高大采高 ，是解决厚煤层开采，提高煤层生产力和采区回采率，提高生产矿井经济效益的最主要手段，这种方法无论在安全、生产和技术水平的管理上都有了一个质的飞跃，今后这种方法还能通过生产的实际活动更上一层楼，发展前景深远广阔。
作者简介：
王子章（1963-），男，辽宁阜新人，采矿工程师，现就职于阜新矿业集团调度处。