2.開采技術因素
開采技術因素是人為因素,也就是說,可以通過一定的技術手段控制和改變礦壓顯現(xiàn),這對頂板的控制和管理很有意義。
?。?)巷道的布置
在礦井的建設、開采過程中,必定破壞了圍巖原有的應力平衡,使其重新分布。因此,合理的選擇巷道位置對礦山壓力顯現(xiàn)是很重要的。若巷道開掘在原巖應力區(qū),則巷道受壓小,易于維護;若開掘在支撐壓力影響區(qū),巷道受壓則比較大。
2(2)支護方法
在巷道開掘后,巷道圍巖與支架共同承擔著上覆巖層所施加的載荷,也就是“支架-圍巖”相互作用關系。
經(jīng)驗說明,支架穩(wěn)定性好,礦壓顯現(xiàn)則不明顯;支架穩(wěn)定性越差,礦壓顯現(xiàn)越明顯。
?。?)工作面推進速度
工作面推進速度越快,頂板下沉量越小,頂板下沉速度加劇,礦壓顯現(xiàn)越明顯。例如,前蘇聯(lián)某工作面推進速度由3.5m/d上升到13.5m/d,頂板下沉速度增加了一倍,同時也消除了部分下沉量。采高越高,工作面礦壓顯現(xiàn)越明顯;采高越低,工作面礦壓顯現(xiàn)越緩和。根據(jù)淮南礦區(qū)的測定,在開采單一煤層或厚煤層第一分層時,采高與冒落帶和裂縫帶的總厚度成正比關系。
二關鍵層對巖層移動的的影響
眾所周知,由于煤系地層的分層特性差異,因而各巖層在巖體活動中的作用是不同的。有些堅硬的厚巖層在活動中起控制作用,即起承載主體與骨架作用;有些較為軟弱的薄巖層在巖層活動中只起加載作用,其自重大部分由堅硬的厚巖層承擔。因而,我們把在巖體活動中起主要控制作用的巖層稱之為關鍵層。于是,關鍵層的定義可做如下表述:在采場覆巖層中存在多個巖層時,對巖體活動全部或局部起控制作用的巖層稱為關鍵層。關鍵層判別的主要依據(jù)是其變形和破斷特征,在關鍵層破斷時,其上部全部巖層或局部巖層的下沉變形是相互協(xié)調一致的,前者稱為巖層活動的主關鍵層,后者稱為亞關鍵層。也就是說,關鍵層的斷裂將導致全部或相當部分的上部巖層產(chǎn)生整體運動。顯然,關鍵層的斷裂步距即為上部巖體部分或全部巖層的斷裂步距,從而引起明顯的巖層運動和礦壓顯現(xiàn)。關鍵層由其巖層厚度、強度和載荷大小而定。①
三、回采工作面頂板控制
1.全部垮落法控制頂板老頂達到極限跨距后,隨著工作面的推進,老頂發(fā)生初次斷裂,垮落的巖石在采空區(qū)內重新膠結,形成“砌體梁”結構,達到新的平衡關系,有效的緩解了上覆巖層的移動。隨著理論、技術的逐漸完善,采用全部垮落法控制頂板已得到廣泛使用,并在安全管理方面取得了顯著成效。
2.單體支架支護工作面頂板控制
單體支架由金屬支柱和金屬鉸接頂梁組合而成的支架,按其金屬支柱的特性有可分為:摩擦式金屬支架和單體液壓支架。
(1)摩擦式金屬支架:摩擦式金屬支架曾在我國廣泛使用,其支柱有急增阻式和微增阻式兩種。它是通過調節(jié)控頂距來適應各類頂板。由于其工作壽命過短,現(xiàn)已日漸被淘汰。
?。?)單體液壓支架:單體液壓支架的液壓支柱是典型的恒阻式支柱。安設支架以后,通過調節(jié)活柱使支架很快達到額定阻力,因此,它始終可以保持工作助力不變,能對頂板較好的支撐和維護。
由于單體支架沒有較好的掩護性能,對外界的抵抗力也比較弱,在來壓時必需采取相關措施:(1)保證支柱有足夠的初撐力。(2)防止支柱鉆底。(3)支設特種支護,起到雙保險。(4)在老頂來壓時,盡量避免“回柱放頂”。
?。?)綜采工作面頂板控制
綜采機械化標志著采煤技術達到了“現(xiàn)代化”,實踐表明,回采工作面在采用液壓支架之后能較大的加強其控頂能力,若再加以科學的管理,則能使工作面生產(chǎn)效益和安全系數(shù)大大增加。液壓支架按其特點可分為支撐式、掩護式、支撐掩護式三類。