摘要：众所周知，我国煤炭资源丰富。煤炭开采技术水平影响着中国煤炭采掘安全及煤炭业经济效益。国内外成功经验显示，科学的采掘工作面不仅能提高工作面单产，方便巷道布置，简化生产系统，且能提高矿井资源采出率。掌握采掘工作面矿压显现出的规律，对在采掘工程中科学合理地选择采掘工作面，解决工程实际问题具有重要指导意义。采掘工作面是主要的煤矿生产场地，而矿山压力影响着采掘工作面的安全高效生产。对此，在介绍了矿山压力及矿山压力主要显现形式的基础上，探析了对采掘工作面矿山压力产生影响的主要因素，以期更好地保障采掘工作面的安全生产，进一步促进煤矿开采的高产、高效。
关键词：矿山压力；采掘工作面；影响因素
引言
煤矿巷道的采掘活动，会破坏巷道原岩应力平衡产生矿山压力，当矿山压力足够大后，易破坏巷道顶板，引发采掘工作面发生顶板事故。据有关部门统计，近年来在国内所有煤矿安全事故中，有近一半左右的事故为采掘工作面顶板事故，一旦采掘工作面发生顶板事故，轻则损坏工作面设备，影响工作面正常生产，重则可能造成人员伤亡事故，这两种情况都会给矿井带来严重损失。对此，为保障采掘工作面的正常安全生产，必须弄清影响采掘工作面矿山压力的主要因素，并科学、合理地调整这些因素，以更好地保障采煤工作面安全生产。
1矿山压力的基本概念
原岩应力就是指地下岩体在挖掘前因为自身重量作用在内部引起的应力。岩体在挖掘前处于静止状态，那么原岩体处于应力平衡状态，而在开始挖掘巷道或进行回采工作时，就会破坏原本所处的应力平衡状态，导致岩体内部应力重新分布，当煤岩极限强度小于重新分布的应力时，巷道与回采工作面附近的煤、岩就会被破坏，这种情况会一直持续，直到煤、岩内部重新达到新的应力平衡为止，这时巷道与回采工作面附近的煤、岩体内会形成一个明显区别于原岩应力的新应力场。这种因地下挖掘活动而在井巷、硐室、回采工作面附近的煤、岩体中与支护物上所产生的力，就被称作矿山压力，即矿压。根据统计，在中国采掘顶板事故中，矿压引起的煤矿安全事故比例超过了40%。
2矿山压力的显现
矿山压力的显现主要指矿山压力作用于围岩与支架后，围岩或支架发生变形、冒落与破坏等现象。在矿山压力的作用下，巷道可能会发生多种力学现象。常见的显现形式主要有：巷道发生变形、岩体出现破裂、底板发生鼓起、顶板出现下沉、以及岩层发生移动、地表出现塌陷等。对于这重因受矿山压力作用的影响，而使巷道煤岩体产生的各种力学现象以及引发的各类变形都可以视作矿山压力的显现。
3影响采掘工作面矿山压力的主要因素
3.1采高
在特定地质条件限制下，影响上覆岩层破坏状况的重要因素之一就是采高。采高越大，采出的空间越大，就一定会引起采掘工作面上覆岩层破坏更加严重。依据实际工程中的测定可得，在对单一煤层或厚煤层第一分层采掘时，采高与冒落带和裂隙带的总厚度成正比。随着采高增高，基本顶能在同样位置取得平衡的几率随之减少，且采掘工作面煤壁会因为承压力作用而越来越缺乏稳定性，很容易发生偏帮现象。所以采高越大，采掘工作面中矿压呈现也会越来越严重；反之，采高如果越低，顶板活动就越缓和，煤壁也会越来越稳定。由于采高和控顶距的大小决定回采工作面顶板下沉量，采高越小，顶板下沉量越小，则顶板相对较稳定，相反，采高越大，煤壁在支撑压力影响下的稳定性就越差。因此，采煤工作面在满足了运料和行人的条件下，控顶距的值越小，顶板就越方便管理。顶板不受工序影响时，下沉速度非常缓慢，而割煤、放顶等工序加快了顶板下沉和支柱压力增长。由资料统计可知，顶板总下沉量的15%～45%是由于落煤过程导致的，采煤机割煤时很大程度上加大了暴露面积，机械接近某点时，这一点处顶板的下沉速度就会逐渐增加。当机械通过该点时，顶板下沉速度达到最大，机械通过后下沉速度会逐渐减小。而放顶时产生的动力会使顶板下沉速度加快。
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3.2基本顶
基本顶的稳定性对支护强度和采空区的处理方法等具有重要的影响，而且基本顶如果失稳会对直接顶的稳定性产生影响。如果采高相同时，基本顶岩层对工作面矿压显现主要受基本顶离煤层的距离的影响。基本顶采高越小，离煤层越远，基本顶破断后形成“结构”和呈现缓慢下沉式的平衡的可能性也越大。所以我国的大部分煤矿企业，都将基本顶距采煤层距离的远近作为预测工作面矿压显现的一项指标。
3.3工作面推进速度
在工作面采掘作业中，工作面推进速度快慢也会对矿山压力造成一定影响。经实践检验发现顶板下沉量与时间具有一定函数关系。“老顶”与上覆岩层活动等都易造成工作面顶板下沉，由于煤壁及冒落矸石是“老顶砌体梁”的主要支承点，而随上覆岩层的活动，煤壁及冒落矸石也会发生细微活动，这样随时间的延长，也会使工作面顶板的下沉量逐步增大，因此为减小工作面顶板下沉量需适当加快工作面实际推进速度。
3.4开采深度
岩层原始应力受煤矿开采深度影响，巷道围岩变形现象及支架载荷随着深度增加而增加。也就是说，开采深度可直接影响原岩应力大小，同样的，开采深度也影响着开采后巷道及采掘工作面周围岩层内的支承压力。开采深度对于矿山压力有着绝对影响，但不同采掘条件下所呈现的影响不完全相同。巷道矿压受采掘深度影响较为明显，例如在较为松软的岩层中采掘巷道时，巷道围岩受到的挤压、鼓包现象会随深度增加而逐渐严重。依据相关调查及研究资料统计，当采掘深度在1400m以上时，据估算有39%巷道不能继续使用现维护方法，因为随着采掘深度增加，支架上所承受压力及巷道围岩变形都会随之增加。经研究表明，煤层受重力变形所积累的能量和深度平方成正比，围岩的运动规律、巷道及采场的支护都受煤矿开采深度的影响，顶板下沉量也随着采掘深度的不同而变化。
3.5煤层倾角
煤层倾角是反映煤层具体赋存情况的一个参数，其大小也会对工作面矿山压力产生一定影响，且它会影响矿山压力的规律性。经长期研究发现，待开采煤层倾角大小反比于顶板下沉量，随煤层倾角的增大，实际发生的顶板下沉量反而会逐步减小。
3.6支护材料及顶板管理方法
支承力大小以及所用支架的优劣等都会影响支护强度大小。对于金属摩擦支护而言，初撑力与工作阻力都较小，支柱很难提供足够的有效支护强度来支护顶板，矿井采面顶板发生综合下沉量会较大，若此时应用单体支护来对顶板进行支护则能使顶板下沉量降低。
结语
总之，通过对采掘工作面矿压的研究得知，影响矿压的因素较多，主要包括：工作面掘进速度、采高、开采深度、顶板岩层和煤层倾角等。要想确保采掘工作面安全生产，必须从本矿井实际情况出发，深入研究采掘工作面矿山压力规律，及时了解顶板下沉量，并科学、合理地调整支护方式，这样才能有效解决采掘工作面实际生产中遇到的各类问题，确保采掘工作面在绝对安全下进行生产。
参考文献：
［1］吉真宝.矿山压力与矿压显现关系探析［J］.陕西煤炭，2014（02）：66-68.
［2］李建林.防止采掘工作而漏风探析［J］.山西煤炭，2013（01）：45-47.
［3］刘洋.矿山压力对煤层底板破坏深度的数值分析［J］.西安科技大学学报，2013（01）：73-75.
［4］包文涛.煤矿采掘工作而的安全管理分析［J］.内蒙古煤炭经济，2015（05）：50-52.
［5］杨敬虎.工作面推进速度与矿山压力显现关系研究［J］.煤炭与化工，2014（01）：91-93.
论文作者:巩国芳,高志超
论文发表刊物:《基层建设》2018年第36期
论文发表时间:2019/2/13
标签：工作面论文; 顶板论文; 矿山论文; 巷道论文; 压力论文; 煤层论文; 岩层论文; 《基层建设》2018年第36期论文;