浅埋深煤层超长采煤工作面矿压规律及支架选型研究

一、引言

浅埋深煤层在我国煤炭资源里占比不容忽视，其开采环境与深部煤层差异明显。超长采煤工作面凭借能提高开采效率的优势，在浅埋深煤层开采中应用渐广。但浅埋深煤层超长采煤工作面的矿压显现情况复杂多变，这给安全生产带来了重重挑战。一旦矿压控制不当，极易引发顶板事故，影响工作面的正常推进。因此，深入探究浅埋深煤层超长采煤工作面的矿压规律，并依据规律合理选型支架，对于保障工作面能够顺利、安全地推进，有效防止顶板事故的发生具有极为重要的现实意义。

二、浅埋深煤层超长采煤工作面矿压规律分析

（一）浅埋深煤层地质特征对矿压的影响

浅埋深煤层具有独特的地质特点，通常埋藏较浅，上覆岩层厚度小且岩性组合相对简单。在此地质条件下开采工作面时，上覆岩层的破断和运动规律与深部煤层存在差异。尤其浅埋深煤层上覆岩层中可能存在较厚松散层，它会改变岩层载荷传递方式，致使工作面矿压显现呈现出明显的浅埋深特征。另外，虽然浅埋深煤层整体地质构造相对简单，但局部仍可能存在断层、褶皱等构造。这些地质构造会破坏岩层的连续性和完整性，干扰岩层正常的应力传递与分布，进而对工作面的矿压分布产生影响，给开采工作带来一定挑战。

（二）超长工作面开采引起的矿压变化

超长工作面开采时，其推进长度远大于常规工作面，这会导致工作面矿压显现出现一些特殊现象。一方面，超长工作面开采过程中，上覆岩层的破断和运动范围更大，破断岩块之间的相互作用更加复杂。在工作面推进过程中，可能会出现周期性的顶板来压，且来压强度和来压步距可能会随着工作面长度的增加而发生变化。另一方面，超长工作面开采时，工作面两端的支承压力分布范围更广，应力集中程度更高，这会增加工作面端头和巷道的维护难度。

（三）矿压显现特征

浅埋深煤层超长采煤工作面矿压显现特征显著，主要表现为顶板来压强烈且来压步距不均匀。在工作面推进时，顶板易出现大面积垮落，进而形成强烈冲击载荷，给支架带来较大压力。受浅埋深煤层上覆岩层特殊性的影响，顶板来压步距会因岩层厚度、岩性以及开采速度等多种因素而变化，导致来压步距缺乏规律性。除此之外，工作面还可能出现片帮、冒顶等局部矿压显现问题，这些现象不仅破坏工作面的正常开采环境，还会干扰开采作业流程，给安全生产带来隐患，严重影响工作面的正常开采进度与效率。

三、浅埋深煤层超长采煤工作面支架选型依据

（一）支架工作阻力确定

支架工作阻力是支架选型的关键参数之一，它直接关系到支架能否有效支撑顶板，保证工作面的安全。确定支架工作阻力时，需要考虑工作面的矿压显现特征、上覆岩层的重量、顶板的破断形式等因素。对于浅埋深煤层超长采煤工作面，由于其顶板来压强烈，需要选择具有较大工作阻力的支架。要根据工作面的实际情况，结合理论计算和工程经验，合理确定支架的工作阻力，以确保支架在工作过程中能够承受顶板的压力，防止顶板事故的发生。

（二）支架支护强度要求

支护强度是指支架对顶板的支撑能力，它与支架的工作阻力、支护面积等因素有关。浅埋深煤层超长采煤工作面要求支架具有较高的支护强度，以适应顶板的复杂变化。在确定支架支护强度时，要充分考虑顶板的岩性、厚度、破碎程度等因素。对于松散层较厚、顶板破碎的工作面，需要选择支护强度较高的支架，以保证顶板的稳定性。此外，支架的支护强度还应满足工作面快速推进的要求，确保在开采过程中能够及时有效地支撑顶板。

（三）支架适应性和可靠性要求

浅埋深煤层超长采煤工作面开采条件复杂且多变，这对支架的适应性与可靠性提出了严苛要求。支架需具备出色适应能力，能从容应对工作面地质变化，像顶板起伏、底板松软等情况都不在话下。在结构设计上，支架要合理，拥有足够的强度与刚度，确保在长期使用中始终保持稳定可靠。不仅如此，支架的液压系统、控制系统等关键部件，也必须具备较高的可靠性与耐久性，以此降低故障出现几率。只有满足这些条件，才能保障支架正常发挥作用，进而提高工作面的开采效率，保障开采作业安全有序进行。

四、浅埋深煤层超长采煤工作面支架选型方法

（一）基于矿压规律的支架选型

依据浅埋深煤层超长采煤工作面的矿压规律，需深入分析顶板破断形式、来压强度及来压步距等关键参数，以此为依据选择适配的支架类型。当工作面顶板来压强烈且来压步距不均匀时，为有效应对复杂矿压，应选用具备较大工作阻力和较高支护强度的支架，像两柱掩护式支架或四柱支撑掩护式支架就是合适之选。此外，还需着重考虑支架的初撑力和工作阻力特性，确保支架能迅速且有力地支撑顶板，进而最大程度减少顶板下沉量，保障工作面开采的安全性与稳定性，降低顶板事故发生的风险。

（二）结合工作面地质条件的支架选型

工作面地质条件是支架选型的关键依据，选型时需综合考量煤层厚度、倾角以及顶底板岩性等多方面因素。不同煤层厚度适配不同支架，薄煤层工作面宜选用结构紧凑、高度较低的支架，厚煤层工作面则可选用大采高支架。若工作面底板松软，为防止支架陷入，应挑选具有较大底面积且防滑性能良好的支架。当工作面存在断层、褶皱等地质构造时，为保障支架能顺利通过构造带，要选择适应性强的支架。只有充分考虑这些地质因素，才能选出合适的支架，保障工作面开采的安全与高效。

（三）考虑开采工艺和设备配套的支架选型

浅埋深煤层超长采煤工作面的开采工艺和设备配套也会影响支架的选型，在支架选择过程中，必须重视其与采煤机、刮板输送机等设备的适配性，以保障设备间能协调有序运行。具体而言，支架的推移步距要和刮板输送机长度相契合，如此才能确保工作面顺利推进。另外，开采工艺不同，支架选型也有别，像放顶煤开采时，就得选用具备放煤功能的支架。而且，支架的操作方式要简便易行，方便工人操作与日常维护，这样才能提升开采效率，保障浅埋深煤层超长采煤工作面的安全稳定生产。

五、结束语

浅埋深煤层超长采煤工作面的矿压规律复杂，支架选型是保障工作面安全高效开采的关键环节。通过对浅埋深煤层超长采煤工作面矿压规律的分析，明确了支架选型的依据和方法。在实际工程中，应根据工作面的具体地质条件、开采工艺和设备配套情况，综合考虑支架的工作阻力、支护强度、适应性和可靠性等因素，合理选择支架类型。要加强工作面的矿压监测，及时掌握矿压变化情况，为支架的调整和优化提供依据。未来，随着煤炭开采技术的不断发展，还需要进一步深入研究浅埋深煤层超长采煤工作面的矿压规律和支架选型技术，不断提高开采的安全性和效率。

参考文献

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