大采高综采端面煤岩块体冒落机理及控制研究

李铁良

(潞安集团安全仪器测试中心，山西 长治 046204)

引 言

我国已探明的煤炭储量中，厚及特厚煤层的储量占比及产量占比均达到40%以上，对于保障我国的工业生产及能源供给至关重要。厚及特厚煤层的传统开采方法为分层开采，随着装备及技术的发展，进入新世纪以来，我国煤矿工作者又逐渐提出了大采高综采及综放的概念，并不断进行工程实践运用，使其在我国各大矿区得到了广泛应用，为煤矿工业的高产高效做出了突出贡献。然而，随着采高的增加，采场端面煤岩体的控制难度也随之增大，支架-围岩关系恶化，易出现端面煤岩体冒顶片帮，对安全生产造成重大威胁[1]。本文针对典型大采高综采工作面的端面煤岩体控制问题展开研究，分析其端面煤岩块体的冒落机理，并制定控制措施。

1 工程概况

2502大采高综采工作面开采2#煤层，煤层赋存稳定，厚度3.9 m～4.6 m，平均4.4 m，倾角2°～17°，平均8°。煤层直接顶为泥岩、砂质泥岩，厚2 m～6 m。老顶为中砂岩，厚3 m～10 m。底板为砂质泥岩，厚3 m。工作面采用ZY7600-26/55型掩护式液压支架，采高4.4 m，工作面最大控顶距5 375 mm，最小控顶距4 575 mm，每刀煤进尺800 mm。工作面采用走向长壁后退式采煤法，采用全部垮落法管理顶板。影响生产的主要构造为断层和陷落柱，同时工作面直接顶为泥岩及砂质泥岩，须加强顶板管理。

2 端面煤岩块体冒落机理分析

大采高综采工作面同普通工作面相比，其最大的不同之处在于由于采高的增加，煤体采出后形成的采空区空间也大幅度增加，因而需要更大厚度的直接顶冒落来充填采空区，故原本能在一定程度上发生弯曲下沉、断裂挤压后形成平衡砌体梁结构的老顶亚关键层，由于无法触矸而发生较大程度的下沉并失稳，直至作为直接顶板垮落到采空区内。……