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[摘 要]本文提出了赵固二矿大倾角煤层开采的特点，针对大倾角综采工作面煤层赋存条件、顶板矿压规律及支架工況的特点，分析研究该工作面的片帮、冒顶的原因，采取锚索加固、顶板注胶加固等技术，进行综合预防和治理，有效的控制了该工作面的片帮和冒顶现象，从而提高矿井技术经济效果、回采工作面支护可靠性、减少工作面支护工序，降低大倾角工作面的劳动强度，保证工人安全高效生产。
[关键词]大倾角 综采工作面 片帮 冒顶
中图分类号：TD823 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）03-0331-01
0 引言
大倾角煤层在我国煤炭储量中占有较多的比例，各个矿业集团所开采的煤层中不同程度上均有大倾角煤层和急倾斜煤层，如徐州矿业集团、淮南矿业集团、所以，如何针对降低该工作面片帮和冒顶事故的发生，特别是对赵固二矿今后发展具有重要的现实意义。
1 工作面概况
赵固二矿工作面二采区85#层右四片，走向长1020m，倾向长150m，煤层厚度在1.6～3.2m，平均厚度2.4m，煤层倾角35°～54°，平均倾角45°，煤层老顶为5.6m粉砂岩，直接顶为5.45m粉细砂岩互层，伪顶为0.3m～0.8m黑色炭质页岩，底板为1.8m粉细砂岩互层。工艺流程：端头斜切入刀→割煤→移架→推移刮板运输机。工作面采用走向长壁后退式综合机械化一次采全高采煤法，工作面主要设备如表1.1：
2 工作面片帮冒顶的原因分析
2.1 地质因素影响
1）赵固二矿工作面顶板节理、裂隙较发育，煤层顶板属典型复合顶板，改变了煤层及顶板的工程地质条件，根据井下观测，煤层直接顶整体强度、刚度降低，在工作面超前支承压力作用下破坏成块裂体，当工作面支架前端出现较大无支护空间时，顶底板岩石显破碎结构，大大降低了岩体自身的承载能力，导致了破碎的顶板大片冒落。
2）赵固二矿工作面过背向斜地质构造时，在构造应力作用及煤层大倾角下，煤层及顶底板由于受到地质构造的影响，产生剪切挤压，最终煤层与顶板形成重力方向的张应力和平行煤层层面滑动的剪节理，岩性发生变化，造成顶板大面积破碎，导致煤（岩）体破碎易发生片帮及顶板冒落。
3）赵固二矿工作面倾角大，为防止工作面设备下滑，工作面需调成仰斜开采，工作面上端15部支架最大仰采角度达到25°，机组割煤后，新裸露煤体受自身重力作用，很容易发生片帮。
2.2 支架因素影响
1） 由于仰采角度增大，造成顶板易松软破碎，给液压支架前移带来困难，机组割煤后空顶时间长，使支架上方处于空顶状态，支架顶梁前端对顶板无支护，顶板重力作用极易造成片帮冒顶，进一步导致冒顶范围的扩大。
2）当移架速度跟不上采煤机速度时，造成新暴露出来的顶板空顶面积增大、空顶时间延长，由于顶板破碎，采煤机割煤后新暴露的空间不能及时支护，造成漏顶而诱发冒顶片帮，在工作面处于周期来压期间更为明显。
2.3 矿压活动因素影响
煤层倾角对赵固二矿工作面矿压显现的影响较大。随着煤层倾角的增大，顶板下沉量将逐渐减小，上覆岩层的重力由于倾角的增大，必使层面的垂直压力减小，降低支架的稳定性，使沿层面的切向滑力增大，导致岩层或煤层层面之间产生相对滑移。根据矿压监测，赵固二矿工作面直接顶、85#煤及其底板在超前支承压力下超前破坏，85#煤层顶板受上覆岩层传递的压力及弯曲变形作用发生超前断裂，当工作面发生架前冒顶时，支架上方老顶岩梁进一步大幅下沉，岩梁支撑点向煤壁方向前移，煤壁在顶板压力作用下产生片帮，随片帮与冒顶范围的加大，老顶岩梁垮落。
3 工作面片帮冒顶防治措施
针对赵固二矿工作面顶板及煤层片帮冒顶事故，合理设计该工作面的支护体系和防范措施，具体可采取以下措施预防片帮冒顶事故的发生：
3.1 工作面片帮防治措施
1）提高支架的初撑力和工作阻力，使支架的支撑能力得到充分发挥，以减小煤壁处煤壁的支承压力，从而防止或减弱煤壁片帮。提高液压系统和支架检修的质量，保证乳化液泵站的压力不小于30Mpa，以减少管路压力损失，保证泵站压力不低于30MPa。在升柱过程中，在支架撑起接实后还应保持压力3秒钟，以保证初撑力接近泵压，这样才能使支架达到初撑力有效的支护顶板，避免压力前移至煤壁。
2）工作面保持最小控顶距，移架后马上将支架前探梁伸出，护帮板打开护住架前帮壁，从而防止或减弱煤壁片帮。
3）用液压支柱辅助支架支撑，保证“擦顶带压”移架，调整好支架的状态，使支架顶梁平整接顶。
3.2 工作面冒顶防治措施
1）采煤机每次割煤20米，停下进行移架作业，待移架到采煤机滚筒时采煤机再进行作业。
2）移架后在煤壁侧进行打锚索加固顶板，根据顶板情况我们选择8米长锚索对顶板进行超前加固。
3）与顶板成45°夹角向顶板打孔，并使用瑞米发泡充填材料对顶板进行超前充填，待注液24h后在进行回采，一次充填可使3米范围内回采时顶板完整不破碎，避免发生冒顶。
4）冒顶区域使用∮40mm、长2.0米的圆钢或工字钢进行撞楔，具体方法：将圆钢或工字钢穿过前探梁前的两个圆孔，然后使用大锤将其砸入煤壁内，上面用道木半圆木刹好进行护顶。
4 结论
通过采取以上有效措施，综采工作面通过采取锚索加固、顶板注胶加固等技术措施，使工作面煤岩体完整性得到了提高，避免了工作面片帮冒顶事故，保证了综采工作面大倾角开采的安全进行，达到了安全、高效的目标，为提高矿井的整体经济效益奠定了坚实的基础。
参考文献
[1] 陈思桃.煤矿支护技术与机械化及顶板事故防治技术手册[M].北京：煤炭工业出版社.2009.
[2] 林世豪.魏庆平.大倾角煤层冒顶机理分析及防范措施研究[J].龙岩学院学报.2010（10）.
[3] 杜计平.汪理全.煤炭特殊开采方法[M].徐州：中国矿业大学出版社，2003.
[关键词]大倾角 综采工作面 片帮 冒顶
中图分类号：TD823 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）03-0331-01
0 引言
大倾角煤层在我国煤炭储量中占有较多的比例，各个矿业集团所开采的煤层中不同程度上均有大倾角煤层和急倾斜煤层，如徐州矿业集团、淮南矿业集团、所以，如何针对降低该工作面片帮和冒顶事故的发生，特别是对赵固二矿今后发展具有重要的现实意义。
1 工作面概况
赵固二矿工作面二采区85#层右四片，走向长1020m，倾向长150m，煤层厚度在1.6～3.2m，平均厚度2.4m，煤层倾角35°～54°，平均倾角45°，煤层老顶为5.6m粉砂岩，直接顶为5.45m粉细砂岩互层，伪顶为0.3m～0.8m黑色炭质页岩，底板为1.8m粉细砂岩互层。工艺流程：端头斜切入刀→割煤→移架→推移刮板运输机。工作面采用走向长壁后退式综合机械化一次采全高采煤法，工作面主要设备如表1.1：
2 工作面片帮冒顶的原因分析
2.1 地质因素影响
1）赵固二矿工作面顶板节理、裂隙较发育，煤层顶板属典型复合顶板，改变了煤层及顶板的工程地质条件，根据井下观测，煤层直接顶整体强度、刚度降低，在工作面超前支承压力作用下破坏成块裂体，当工作面支架前端出现较大无支护空间时，顶底板岩石显破碎结构，大大降低了岩体自身的承载能力，导致了破碎的顶板大片冒落。
2）赵固二矿工作面过背向斜地质构造时，在构造应力作用及煤层大倾角下，煤层及顶底板由于受到地质构造的影响，产生剪切挤压，最终煤层与顶板形成重力方向的张应力和平行煤层层面滑动的剪节理，岩性发生变化，造成顶板大面积破碎，导致煤（岩）体破碎易发生片帮及顶板冒落。
3）赵固二矿工作面倾角大，为防止工作面设备下滑，工作面需调成仰斜开采，工作面上端15部支架最大仰采角度达到25°，机组割煤后，新裸露煤体受自身重力作用，很容易发生片帮。
2.2 支架因素影响
1） 由于仰采角度增大，造成顶板易松软破碎，给液压支架前移带来困难，机组割煤后空顶时间长，使支架上方处于空顶状态，支架顶梁前端对顶板无支护，顶板重力作用极易造成片帮冒顶，进一步导致冒顶范围的扩大。
2）当移架速度跟不上采煤机速度时，造成新暴露出来的顶板空顶面积增大、空顶时间延长，由于顶板破碎，采煤机割煤后新暴露的空间不能及时支护，造成漏顶而诱发冒顶片帮，在工作面处于周期来压期间更为明显。
2.3 矿压活动因素影响
煤层倾角对赵固二矿工作面矿压显现的影响较大。随着煤层倾角的增大，顶板下沉量将逐渐减小，上覆岩层的重力由于倾角的增大，必使层面的垂直压力减小，降低支架的稳定性，使沿层面的切向滑力增大，导致岩层或煤层层面之间产生相对滑移。根据矿压监测，赵固二矿工作面直接顶、85#煤及其底板在超前支承压力下超前破坏，85#煤层顶板受上覆岩层传递的压力及弯曲变形作用发生超前断裂，当工作面发生架前冒顶时，支架上方老顶岩梁进一步大幅下沉，岩梁支撑点向煤壁方向前移，煤壁在顶板压力作用下产生片帮，随片帮与冒顶范围的加大，老顶岩梁垮落。
3 工作面片帮冒顶防治措施
针对赵固二矿工作面顶板及煤层片帮冒顶事故，合理设计该工作面的支护体系和防范措施，具体可采取以下措施预防片帮冒顶事故的发生：
3.1 工作面片帮防治措施
1）提高支架的初撑力和工作阻力，使支架的支撑能力得到充分发挥，以减小煤壁处煤壁的支承压力，从而防止或减弱煤壁片帮。提高液压系统和支架检修的质量，保证乳化液泵站的压力不小于30Mpa，以减少管路压力损失，保证泵站压力不低于30MPa。在升柱过程中，在支架撑起接实后还应保持压力3秒钟，以保证初撑力接近泵压，这样才能使支架达到初撑力有效的支护顶板，避免压力前移至煤壁。
2）工作面保持最小控顶距，移架后马上将支架前探梁伸出，护帮板打开护住架前帮壁，从而防止或减弱煤壁片帮。
3）用液压支柱辅助支架支撑，保证“擦顶带压”移架，调整好支架的状态，使支架顶梁平整接顶。
3.2 工作面冒顶防治措施
1）采煤机每次割煤20米，停下进行移架作业，待移架到采煤机滚筒时采煤机再进行作业。
2）移架后在煤壁侧进行打锚索加固顶板，根据顶板情况我们选择8米长锚索对顶板进行超前加固。
3）与顶板成45°夹角向顶板打孔，并使用瑞米发泡充填材料对顶板进行超前充填，待注液24h后在进行回采，一次充填可使3米范围内回采时顶板完整不破碎，避免发生冒顶。
4）冒顶区域使用∮40mm、长2.0米的圆钢或工字钢进行撞楔，具体方法：将圆钢或工字钢穿过前探梁前的两个圆孔，然后使用大锤将其砸入煤壁内，上面用道木半圆木刹好进行护顶。
4 结论
通过采取以上有效措施，综采工作面通过采取锚索加固、顶板注胶加固等技术措施，使工作面煤岩体完整性得到了提高，避免了工作面片帮冒顶事故，保证了综采工作面大倾角开采的安全进行，达到了安全、高效的目标，为提高矿井的整体经济效益奠定了坚实的基础。
参考文献
[1] 陈思桃.煤矿支护技术与机械化及顶板事故防治技术手册[M].北京：煤炭工业出版社.2009.
[2] 林世豪.魏庆平.大倾角煤层冒顶机理分析及防范措施研究[J].龙岩学院学报.2010（10）.
[3] 杜计平.汪理全.煤炭特殊开采方法[M].徐州：中国矿业大学出版社，2003.