采煤工作面淋水溃泥垮冒原因分析

张文龙

摘 要：采煤工作面在淋水之后，会产生溃泥垮冒现象，这种现象会直接影响采煤进程，同时也会威胁工作人员的生命。基于此，本文结合煤矿采煤工作面的实际情况，从淋水垮冒、溃泥垮冒、来压垮冒、人为因素等方面论述了采煤工作面淋水溃泥垮冒的形成原因。

关键词：采煤工作面;淋水溃泥垮冒;原因分析

采煤工作面是煤矿掘进的主要施工场地，具有温度高、环境差、设备多以及空间小等特点。在采煤工作面中，常常会发生安全事故，对煤矿的管理工作造成了非常大的影响。尤其是在淋水之后，采煤工作面会出现大量溃泥，溃泥形成一段时间之后，会出现垮冒现象，严重影响了工作面的正常运行。

1 工程概況

某煤矿现有一厂两井，在井田中，可采煤层只有一层，其结构比较简单，可采煤层的厚度大约为1.6-9.0m，平均厚度大约为4.5m。在开采过程中，发现煤层内部基本上都是厚或者是特厚的煤层。且局部煤层与水平面之间的角度大约为30°，处于缓倾斜状态。该煤矿二井工作面的具体情况如表一。

表一 二井工作面具体情况

地表标高 底板标高 倾角 倾向长度 走向长度 旱季涌水量 雨季涌水量

260-320m 65-110m 4-10° 150m 1200m 7m?/h 50m?/h

2 采煤工作面淋水溃泥垮冒的形成原因

2.1 淋水垮冒原因

在采煤工作面中，从切眼位置出发，皮带道推进70m，风巷推进66.5m之后，会出现淋水现象。淋水的位置大致为60号支架前后两个架的位置处，也就是采煤工作面中间部位60-64m左右，淋水范围大约为10-13m。随着工作面各个工作项目不断推进，在第一次来压之后，工作面顶板会呈现出周期性的垮落和破断。同时在构造应力和地应力双重作用下，上覆岩层会随着顶板的垮落和破断出现垮落沉降、被破坏、变形、移动等现象，从而使岩层形成“三带”。此外，这个工作面中的上覆岩层主要为泥质砂石，胶结性非常弱且强度比较低。由于沉降拉伸应力不断作用在其中，岩层会出现裂隙或者是断裂现象，与三带共同作用，为地表水流入井下创造了非常好的条件。上覆岩层受力情况如图一。地表水自裂隙进入工作面之后，最先淋水的是工作面中部。随着工作面不断向前推进，倾斜方向也会出现破断现象，这时工作面底板会逐渐变软，再加上工作面掘进速度比较缓慢，更有利于机头位置破断，从而导致淋水部位逐渐下移，造成垮冒现象[1]。

图一 上覆岩层梁结构受力图

2.2 溃泥垮冒原因

在工作面淋水之后，工作面机头会出现垮冒现象，这时采煤机滚筒向机头位置行进会受到严重的限制。为了撑起机头支架，需要沿着工作面煤壁从皮带道劈开一个切口，然后用圆木平铺、悬臂梁、单体柱等方式支护切口。在第五根圆木铺完时，会有滴水现象产生，之后水流逐渐变大，甚至会出现圆木爆裂并被折断现象。此时在淋水作用下，顶板位置处的泥质砂岩会膨胀软化，形成泥状，沿着悬移支架与圆木之间的裂隙流入切口中，在30min内，便会将切口填满，这是形成溃泥垮冒的原因之一。此外，由于工作面在淋水之后，中部便会出现垮冒现象，因此，上覆岩层中的砌体梁结构的下部会失去相应的支撑点。结构在失去稳定性之前，其摩擦支撑点会慢慢的下滑，采煤工作面会随着摩擦支撑点下滑逐渐来压。同时淋水之后，地表水流入砌体梁结构中，会加快其失稳速度。在此过程中，会将上覆岩层的砂岩软化，变成泥浆，从而出现溃泥垮冒现象，导致皮带道大面积堵塞，影响工作面的工作效率[2]。

2.3 来压垮冒原因

在工作面中，构成煤层底板的砂岩大部分都是泥质的，在淋水之后，砂岩会逐渐软化，同时支架支柱会慢慢向下移动，使得支护顶板的强度变弱，大大增加了顶板的下沉量，降低了工作面高度，直至压死支架支护。

2.4 人为原因

人为原因主要体现在以下几点：在工作面淋水之后，相关人员没有对淋水部位进行有效的处理，在排水过程中，排水力度比较小。同时相关人员没有结合现场实际情况，对工作面底层进行留底处理，使得底板破坏比较严重，底板变软的面积越来越大，支架不断向下移动，支撑不足，从而造成垮冒事故;在插入悬移支架时，没有考虑支架移动问题，为梁结构失稳和上覆岩层垮冒创造了条件。

3 结论

综上所述，垮冒现象会使采煤工作面受到大面积破坏，严重影响了煤矿的生产。经过上文分析可得，采煤工作面在淋雨之后，形成垮冒的原因大体上都是由于底板膨胀变软，支架支护不足、上覆岩层下落以及来压逐渐增大等原因造成的。

参考文献：

[1]李木宣，马海峰.大断面煤巷过断层组超前预注浆加固应用研究[J].煤矿开采，2013，18（8）：78-81.

[2]陈晓坡，刘建庄.过断层巷道修复技术研究与实践[J].煤矿安全，2012（11）：77-79.