坚硬难垮落顶板处理方式浅析.pdfVIP

总第157期 doi：10．3969／j．issn．1005—2798．2012．09．027 坚硬难垮落顶板处理方式浅析 郜富平 (潞安集团余吾煤业公司，山西 长治 046013) 摘 要：我国的多数矿区都有坚硬难垮落顶板，在回采过程中容易形成较大面积悬顶，对安全管理极为不 利。文章阐述了坚硬难垮落顶板岩层力学性质 、坚硬难垮落顶板工作面的矿压显现特征、坚硬难垮落顶板 的处理方法，对实现国内坚硬难垮落顶板的矿区安全高效开采具有重要意义。 关键词：坚硬难垮落顶板；力学性质；注水弱化；爆破弱化；静力破碎剂 中图分类号：TD322 ．1 文献标识码：B 文章编号：1005—2798(2012)09—0062—02 坚硬难垮落顶板是指顶板岩石强度和弹性模数 些，但出于其整体性很强，很少有明显的节理、裂隙 高、节理裂隙不发育、厚度大、整体性强、自承能力 和层理等弱点，因而成为大同矿区最难垮落的顶板， 强，煤层开采后大面积悬露而在采空区短期 内不垮 可悬露上万平方米的面积，工人形象地称其为 “大 落的顶板。对于此类顶板，过去常用煤柱支承法开 礼堂”，大面积悬顶常形成强烈的采场来压。而有 采 ，包括房柱法和刀柱法等。其优点是开采直接成 一 些强度较高的顶板岩石，如部分石灰岩，如果节理 本较低 ，顶板控制工程量小，但 问题是煤炭损失大 裂隙发育和分层厚度小，同样可随采随冒，不形成强 (主要是面积损失)，且有大面积来压威胁 。为解决 烈的来压显现。所以，划分坚硬难垮落顶板类型一 此问题，多年来，国内外都进行了采煤方法的改进和 般应包括岩石的力学指标、岩体的结构特征和工程 顶板弱化处理试验研究，将难垮落顶板改变为较易 指标 。 垮落的顶板，从而实现了长壁机械化开采 。 2 坚硬难垮落顶板工作面的矿压显现特征 1 坚硬难垮落顶板岩层力学性质 2．I 大面积垮落 坚硬难垮落顶板的基本力学特性是 由多种因素 坚硬难垮落顶板在煤层采 出后，当悬露面积较 综合形成的。它包括 ：岩石的抗压强度高、弹性模量 大时，才突然垮落。2O世纪80年代以前，在 国内一 大；顶板岩层整体性强，节理、层理、裂隙及断裂构造 些顶板坚硬的矿区，大都采用刀柱采煤法管理顶板 。 均不发育以及岩层的分层厚度大。该类型顶板多为 即每 回采一定的距离后，在采空区内留一定面积的 砂岩、砂页岩和石灰岩，少数为砾岩。一般来说，坚 煤柱支承顶板。这种方法可基本保证工作面回采期 硬难垮落顶板岩石的单轴抗压强度大于60MPa，也 间顶板不垮落。但是，随着开采面积的不断扩大，所 有高达200MPa以上的，据 了解北京门头沟矿 的黑 留的煤柱应力逐渐增大，直至被压酥破坏。当采空 灰色砂岩抗压强度达250MPa。 面积达到一定的范围时，常常发生大面积垮落，造成 坚硬岩石的破坏通常表现为脆性破坏。即在破 剧烈的动力现象。 坏前变形很小，有较高的弹性模量，但当应力达到强 2．2 坚硬难垮落顶板工作面初次来压特征 度极限后，出现突发性破坏。坚硬岩石的弹性模量 工作面从切眼开始推进回采，当悬露较大面积 多在 12．0GPa以上。岩层整体性强，同样是决定坚 后，才突然破断垮落，工作面出现强烈的来压显现 。 硬顶板难垮落的主要原因。在工