综采工作面顶板破碎和煤壁片帮原因分析
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作者: 王 刚 慕 杨
摘要：通过对综采工作面顶板破碎、煤壁片帮影响生产分析，提出更换立柱、提高初撑力和及时支护措施，使综采工作面达到日产万吨水平。
关键词：顶板破碎；煤壁片帮；更换立柱
日产万吨综采工作面是现代化煤矿中较先进的回采工艺，但目前双鸭山局综采工作面的产量不算高，其原因是多方面的，除了地质条件影响外，由于顶板压力大，煤壁片帮出现大块煤或冒顶的现象是其中的主要原因。现对东荣二矿综一队目前生产的南翼十七层四面做具体分析。
一、工作面概况
工作面走向长710米，倾向长194米，平均煤厚3.7米，地质储量64.2万吨，可采储量61万吨。伪顶0.1-0.2米粉细砂岩，深灰色，层理发育，与上下层接触明显，直接顶为粉砂岩、中砂岩，胶结坚实，由上而下粒度偏粗，直接顶厚度为2.4米。老顶为细砂岩，灰白色，下部粒度偏粗，胶结坚实，厚度为1.8米。底板为黑色粉砂岩，致密坚硬中部夹细砂岩条带。该面与16层层间距为3―15米。且16层有一煤柱在该面101号―114号支架之间。
该面主要设备为：运输机：SGZ-800/800；采煤机：MG400/940-QWD；
破碎机：型号PCM-200；转载机：型号SZZ-1000/400；皮带机：型号DSJ-120/160/2×200；乳化泵：型号BRW-315/31.5L/min。
该面回采工艺为：割煤――拉架――移溜――扫浮煤；采煤机采用双向割煤，即采煤机端头斜切进刀，反向割三角煤，然后上行（或下行）割煤，割透后同理斜切进刀进行下一个循环割煤；随采煤机上行（或下行）拉架、移溜距采煤机后滚筒分别不大于25米和不小于30米，拉架顺序为间隔接力拉架；移溜弯曲段不小于30米，移工作面头、尾时采煤机停止运转。
二、影响生产的主要原因
（除机械、电影响外）该面自2004年11月投产以来，一直产量不高，11月份试生产，月产量15.5万吨，12月份正常生产，但由于煤壁片帮，大块煤多而影响了小班产量，12月份产量16.5万吨，采煤机无论是上行还是下行，均有大量的大块片帮煤现象，不得不进行停机糊炮或停机人工砸碎处理，而每次处理至少得5分钟，同时这种频繁起动对工作面设备极为不利，每班处理大块煤累计影响约1―2个小时，无形中产量减少25%左右，生产班的生产能力应为4刀，而实际为3刀。
三、顶板破碎、煤壁片帮原因分析
造成工作面顶板破碎、煤壁片帮其直接原因为顶板压力大，这有两方面原因，一是上部有十六层煤柱（局部），二是支架支承能力不足。该面16层煤柱段在工作面104―114号支架附近，不会造成整个工作面的影响，而采场支架的受力，是上覆岩层运动的结果，支架受力值的大小始终是与其所支撑的运动岩层范围相一致的，当煤壁推进或放顶造成支架支撑的岩层范围超过承载能力后，支架将通过自身的沉缩摆脱其影响，将超出的部分岩重移至煤壁和空区矸石两端支承上，因而造成了煤壁处压力值增大的现象，应力主要集中在煤壁，造成控顶范围内顶板破碎，煤壁被压疏，易片帮、大块煤增加，进而直接影响生产。通过现场观测立柱的初撑力及工作阻力，发现支架立柱有一半自泄现象，压力值为0的有66个，占总的12%，在1―10Mpa的有19个，占所有立柱4%，而压力值在10―19Mpa的有252个，占所有立柱48.9%，平均值为17.2Mpa。
另一方面，支架的初撑力低也是造成煤壁片帮的一个原因，现场看到乳化泵压为25Mpa，而实际应为30Mpa以上，由于初撑力低，所以支架只能在“等压”，在“等压”的同时也就将上覆岩层的力传到了煤壁上，从而造成了煤壁始终是压力高峰区，而出现大块煤片帮现象，也正是煤壁向外卸压和表现。
正是由于支架的初撑力低，再有大部分支架立柱密封不好，窜液，使支架的初撑力及工作阻力均达不到正常要求，就不可能使支架在顶板大面积运动前保持高承压的工作状态，这种情况下，老顶不能及时切断，从而将应力传递到了煤壁承载，因而煤壁被压疏，出现片帮，向外卸压。
四、改进措施及效果
通过以上分析，为了解决综采工作面梁端距顶板破碎、片帮煤增多的现象，从而保证综采工作面正常生产，我们采取了更换立柱，提高初撑力和及时支护措施，确保了支架对顶板的支撑能力，从而控制了顶板下沉，减轻了煤壁处的顶板压力，而不出现大块片帮煤和梁端距冒落现象，改进后观测立柱压力值如下表，平均为31.4Mpa。
由于支架工作正常，在生产过程中不用像以往那样经常停机糊炮处理大块，同时工作面各种设备也不用频繁起动，生产处于良性循环状态，提高了日循环数，达到了日产万吨的水平，于05年元月9日创造了日产10050吨，目前仍具备日产万吨能力，若运输及提升系统正常，该面将真正达到日产万吨水平。
（作者单位：双鸭山矿业集团东荣二矿）
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