影响采煤工作面矿山压力因素探讨

发表时间:2020/7/22   来源:《科学与技术》2020年2月第6期   作者: 尹朴权
[导读] 采煤工作面不仅是每一个煤矿生产的主要场所

         摘要:采煤工作面不仅是每一个煤矿生产的主要场所,同时也是体现综合能力的重要场所。由于采煤工作面的重要性,矿山压力随之变成了一个不可忽略的问题。随着近些年国家对采煤工作面的高度关注,严要求,这使得我们不能不把影响采煤工作面综合能力的矿山压力放在最突出的地方。基于此,本文将浅谈矿山压力从采高与控顶距;工作面推进速度;开采深度;煤层倾角四个主要方面和一些次要方面分析对采煤工作面的影响并提出相关建议。
         关键词:采煤工作面;矿山压力;因素
         引言
         目前,煤炭是我国非常重要的燃料来源,是我国工业发展中必不可少的一部分。且时常发生矿山不可承受压力坍塌导致矿工出现生命危险的情况,虽然这些情况相比过去已经好了很多,但仍然有许多地方可以提高改进。因此认真研究矿山压力因素并采取相应控制,解决方法不仅能够提高矿山的采煤率还能更大程度上保证矿工们的生命安全。故本文将浅谈矿山压力对采煤工作面的影响,并提出可行的改善方法。
         图1.某矿山工作面布置图
         一、影响采煤工作面矿山压力影响因素
         (一)采高与控顶距
         控顶距就是采煤工作面支架所支撑与保护的空间宽度,很明显控顶距越大,顶板的扭曲变形量越大,同时底板的鼓起量也会变大。为了保证工作面周围岩石的稳定性应采用大型煤井特厚煤层分开开采的方法,采用这种方法的好处还能预防煤矿开采带来的地表塌陷问题。采煤时落带高度一般为采高距离的两至三倍[1]。采高距离越小,掉落的岩石越容易充满采空区,这样就会减少顶板压力,进而使顶板下沉量减小,并且会减慢岩石掉落速度,有利于对顶板的管理。综上所述,采高与控顶距成正比关系:采高与控顶距越小,顶板的下沉量越小;采高与控顶距越大,顶板的下沉量越大,因此只要保证在采煤时采高与控顶距越小,顶板就越稳定,反之,顶板就不稳定,难于管理。
         (二)工作面推进速度
         工作面推进的速度同样对矿山压力会产生重要的影响,速度顾名思义,就是时间因素对矿山压力所带来的影响。在对煤矿施工实际监测中得到了这样的结论:随着时间的增加,顶板下沉量也随着时间的增加而增加,也就是说工作时间与顶板下沉量成正比[2],而且具有一定的函数关系。因此我们应该在保证质量的基础上加快工作进度,降低顶板下沉量,因此推进工作的速度便可以保障工作面更好的实施。
         (三)开采深度
         这个是开采过程中最常见的问题,也是最容易理解的问题。开采煤矿一定就会有矿井,好多矿工事件也是由于矿井的坍塌导致的。矿井就是靠里面的顶板压力所支撑,因此,矿井开采的越深顶板所承受的压力也就越大,所以随着开采深度的增加,顶板所承受的压力就会更大,而顶板压力有一定的承受极限,故在实际工作中,应该在保证高效率,安全的基础上权衡好开采深度与矿山所能承受压力的关系。
         (四)煤层倾角
         矿山压力的最后一个主要影响因素就是煤层倾角,同时也是影响最大的因素,煤层倾角的存在,会有可能会改变矿山压力所呈现出来的规律性。煤层倾角对矿山压力的影响可以通过物理上力的分解来理解。矿井上方覆盖的岩层的重量可以分解,其中一个力是平行于岩层方向的,另一个力是垂直于岩层方向的。通过简单的力的分解可以得到了这样的结论:当煤层的倾斜角度变大时,顶板所承受的下层量就会变小。因此,在现有条件的基础上,可以通过增加煤层倾斜角度,其中一个力分解在平行与岩层方向,另一个分解在垂直于岩层方向以减少对矿山压力的影响。
         (五)其他因素
         1、煤矿开采的技术水平
         矿山的开采技术对开采煤炭的回采率和效率都有直接的影响,因此矿山企业可以结合自己的实际情况与经济能力,购买新一代的开采煤矿设备,引进经济能力范围内最先进,最适合企业的开采技术,淘汰落后的开采技术与方法。
         2、开采前充分对矿山进行勘察
         在对矿山进行勘察之前,应该做好充分的准备工作,充分研究矿井的空间形态,矿井所能承受的最大压力,开采活动的真实环境等方面。
         3、开采工艺以及参数
         由于之前的准备工作可能与现实中情况的不符合,会出现路面与矿井的宽度不合适,坡角太小,导致矿井所承受的压力减小。
        
        
        
        
        
        
        
        
        
        
        

         二、影响采矿工作面矿山压力的控制解决方法
         (一)矿井支架与周围岩石的相互关系
         矿井支架就是用来支撑矿井中岩石的重量,良好的宽度支架与周围岩石的关系,可以很好地对顶板进行维护,要是顶板维护起到最大的作用,就是要在安全的前提下使支架承受的压力越小越好,调压实验表明工作阻力与顶板下沉量呈双曲线的函数关系,最理想的工作点就是矿井工作阻力与顶板下沉的关键点。因此,只要满足支架工作阻力在合理的且上下差距不大的范围之内,就可以保证煤矿的开采率和工作的高效率。
         (二)采用先进的监测技术      
         采用先进的监测技术最主要的就是要监测顶板,这要求在开采煤矿之前就要做好准备工作,采用先进的设备,应用先进的方法,聘请专业的技术人员,对顶板进行压力测试,应力分布,科学检测,我保证开采工作的正常进行提供基础,对重要的问题进行针对性分析,这样可以保证煤矿工作的顺利进行,以及开采人
员的安全问题。
        
        
        
        
        
        
        
        
        
        
        
        
        
         三、分析采煤工作面矿山压力因素并加强控制的意义
         现如今,煤炭资源在大自然中也属于有限资源,在以往的大量开采后,所剩的更是匮乏。但这一资源又是在某些方面又无可替代,所以,在开采煤炭时更是困难加剧,尤其在矿山压力方面。在煤炭的开采初期,机器进入煤矿区时会损坏山体内部的平衡,山体和土层之间的矿山压力加大,偏固化的矿道间的压力更大。所以说,认真研究矿山压力是非常重要和有意义的。
         每一项工作的进行时都有一定的预算和预期。开采煤矿工作也是如此,首先是安全,其次还要成本低,生产高。而我们认真研究影响矿山压力的因素,并通过一定的方式方法采取措施,能为开采采掘工作面顶板控制提供更优质的工作方案,让采煤工作安全且有效的进行。这不仅可以避免因对矿山分析不到位,做出错误的施工决策,致使发生山体摇晃坍塌无法正常施工,造成无辜伤亡的事情发生,还可以避免因对矿山压力因素不了解致使施工位置偏离,不准确甚至完全错误,造成材料,机器,人工等费用的极大损耗。而当我们经过认真的研究和因素分析矿山压力有足够的认识后,我们可以对矿山的压力进行一定的控制,在施工位置,施工程度,开采程度做出更准确的判断,使得开采煤炭的成本降低,煤炭的损失降低。更充分的认识山体的纹理发展规律,在开采时对煤体的大小,形状有所把控。若要开采的煤炭处于山体的支撑点,是不可去除之处,我们要坚决放弃,避免意外发生。进而让我们更容易地达到安全生产,高效生产的目的,使在破坏矿区自然范围小的情况下,开采出更多的煤炭资源。再有,对矿山压力的因素分析可以促进地下煤炭开采技术的改进和发展。大家不研究,不分析,就不会创新,只使用以前的一套老技术和机器来开采。但经过就可能有新发现,新问题,便会克服更多困难。加强矿山压力影响因素的控制也是改进煤炭开采新技术的一条重要途径。由此,在开采煤矿时,对支架、单体柱,梁等材料的选取,顶板工作面的管理控制等等方面做到最好的安排。
         四、结束语
         在进行开采煤炭的过程中,我们可能会遇到意想不到的困难,这就需要我们事先做好准备,对影响矿山压力的因素,例如,采高和控顶距,工作推进速度,开采深度,煤层倾角等方面,进行仔细的分析和研究,即使矿山压力不可避免,我们也可以有所防备,有所控制,使得采煤工作顺利完成。
         参考文献
         [1]冯志祥. 浅谈煤炭开采工作面矿山压力的影响因素[J]. 科技资讯, 2017, 000(006):61.
         [2]王华伟, 田海宝, 王延阁,等. 极其破碎复合顶板倾向短壁工作面回采技术研究与应用[J]. 港口经济, 2019, 000(007):118-119.
        
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