工作面煤壁片帮的原因与预防方法

工作面煤壁片帮的原因与预防方法煤矿生产中，长壁工作面，尤其是采高较大的，煤层较软的综采工作面，煤壁片帮现象经常发生，严重影响了煤矿的生产效率和安全，影响煤矿生产工作面主要设备的开机率和回采率。大采高工作面，煤壁片帮的危害很大。

一、煤壁片帮产生的后果

(1)增大端面距，发生冒顶事故。工作面发生片帮，尤其是发生大面积片帮事故，片帮深度可以超过1m，这就加大了支架与煤壁之间的端面距。如果液压支架不能及时对裸露的顶板支护，在支架上覆岩(煤)层松软、破碎的情况下，容易发生架前冒顶事故，不仅给安全带来隐患，在冒顶严重时还需要进行及时处理，影响正常生产。

(2)压死溜槽链子，砸坏支架立柱。大采高工作面发生大面积片帮时，容易形成大块煤，大面积的煤壁片落会压死溜槽链子，还可能砸坏立柱，发生机械事故，影响产能和效率。

(3)降低设备开机率。工作面发生片帮时，极易产生大块、超大块煤。虽然采煤机配有破碎滚筒，但破碎能力有限，不能对大块煤进行有效破碎。这些大块煤会被阻挡在转载机进口处，堵塞煤流，可能造成停机，人工破碎大块煤。因此，大采高工作面常常因产生大块煤而停机，影响设备的开机率。

(4)伤害作业人员。在采煤机通过前，要回收支架的护帮板.离开护帮板保护的煤壁，在受到采煤机振动时容易片落。采煤机通过后，增大了工作面的端面距，在支架没有及时支护新暴露的顶板前，矿山压力的再分配，加大了煤壁的承受压力，容易发生煤壁片帮而工作面的作业人员(包括煤机司机和移架工)正好这时位于煤机前后，片落的煤块容易伤害操作人员。

(5)阻塞采煤机通过。采煤机前方发生片帮事故，特别是发生大面积、连续片帮时，会在机道上堆积大量的煤炭。而采煤机与溜槽之间的通过高度有限，机道上堆积的大量煤炭通常会阻塞煤机，影响采煤机正常通过。

片帮阻塞采煤机通过通常发生在采煤机上向运行中；大采高工作面因发生大面积片帮而影响煤机开机率的时间超过单班生产时间的5％。

二、煤壁片帮的几点分析

1.煤层松软时，顶板有压力压垮煤壁，发生煤壁片帮现象

如果煤层硬度大，在顶板完整性较好的情况下，也容易发生煤壁片帮现象。硬煤发生片帮时危害更大。原因是片帮就是其内部积蓄能量的瞬时释放，通常情况下，硬煤在发生变形时，需要积蓄的能量远远大于松软煤层需要的能量。这样，发生片帮时，释放的能量就更大，造成的危害比松软煤层大。

2.煤层中节理、裂隙发育时，发生煤壁片帮现象

由于节理、裂隙在煤层中形成了弱面，降低了煤层强度，使煤体结构变得相对松散，容易从煤层上脱落。

3.架初撑力低，支架工作状态不合理

单体液压支架，最合理的架设形式是顶梁与底座平行。在水平煤层的开采，顶梁与底座都处于水平状态时，掩护式液压支架才能发挥最好的支护效果。这时，液压支架的立柱微向前倾。工作面液压支架经常出现前倾或者后仰的非正常状态，较易发生煤壁片帮现象。因为支架处于非正常工作状态时，支架的支撑力不能充分发挥，在相同的顶板压力作用下，会造成较大的收缩量。同样，煤体要跟着支架的收缩发生较大的变形，而煤体的弹性变形范围较小，过大的收缩会在煤体中积蓄较大的能量，当积蓄的能量超过煤层所能承受的能量时，就发生片帮事故。若支架架设不合理，还容易发生架前冒顶事故。其原因：一是当支架处于非正常工作状态时，会加大支架前端的端面距，容易漏矸而发生冒顶事故；二是如果支架架设不合理，会影响到支架对顶板的支撑力，造成加大的支架收缩量，进而发生冒顶事故。

4.架实际工作阻力偏低

在回采过程中，顶板的压力完全由支架和煤壁承担。若支架的架设不合理，支架的阻力就不能得到充分发挥。这时，煤壁所承受的压力就比在正常状态下承受的压力大。如果煤壁受到的压力超过煤体的强度极限，必然造成煤体发生塑性变形，发生煤壁片帮事故。液压支架工作阻力低于正常状态的原因，一是泵站的压力偏低，或者液压管线存在漏液现象；二是液压支架安全阀不合格，调设卸荷压力低于正常状态；三是液压支架立柱存在上、下腔窜液等现象。

5.支架支设滞后，不能及时护帮

由于采煤机运行速度较快，而移架速度较慢，跟不上采煤机的运行，造成移架滞后，不能及时打开护帮板，保护新暴露的煤壁，这就加剧了煤壁的片帮现象。在采煤机通过后易发生片帮现象，也易发生架前冒顶事故。

三、预防煤壁片帮的技术措施

1.支护要及时科学，并及时打开护帮板

煤壁没有护帮板保护时，煤壁处于单向压力状态改变为三向压力状态，大大提高了煤壁的抗压强度；同时护帮板还能阻挡从煤壁上崩落的煤块，减小煤块对人、设备的伤害力。通过及时支护，可以减小端面距，缩短空顶时间，降低架前的冒顶危险。

保证及时支护，可以采取分段追机作业方式，采取多人滚动、分段移架，并加快移架速度，及时保护新暴露出来的顶板。当支架移设到位后，及时打开护帮板，保护新暴露煤壁。当移架速度跟不上采煤机运行时，要降低割煤速度，或者停机移架，待暴露的顶板全部护住时，再开动采煤机进行割煤。

2.进行液压系统检修保证乳化液泵站压力

液压系统的可靠性直接关系到支架的支设质量。生产过程中要重视液压系统的检修，保证乳化液泵站压力大于30MPa；同时，要确保液压系统无跑、冒、漏、窜现象，及时更换不合格的安全阀等液压设备。

3.保证支架正常工作

加强支架的支护质量，确保所有支架均达到初撑力，尤其是来压前，要将支架调到最佳状态，使液压支架的顶梁和底座平行，并保证接顶质量，确保支架平、严、实、安全阀灵敏可靠。对液压支架的液压系统要定期检修，杜绝跑、冒、漏、滴，防止支架卸压降架。

4.对煤体进行超前加固

煤壁节理裂隙较发育、顶板压力大及地质构造破坏等易发生片帮冒顶的地段，要采用聚氨酯配合木锚杆对煤体实施超前加固。这样可以有效提高煤体的整体性，提高破碎煤壁的稳定性，预防片帮及冒顶事故。对于连续出现的节理、裂隙发育地段，需循环加固，工作面每推进一定距离，就对煤壁进行加固，保证加固质量，确保煤壁稳定。

5.强制放顶降低顶板对煤壁的压力

由于顶板整体性较好，老顶来压强度较大，是工作面片帮的主要因素。为减小老顶来压强度，应强制房顶，降低老顶来压强度。在矿山压力大的情况下，使用此方法可以减小顶板压力，有效防治煤