2.开采技术因素
开采技术因素是人为因素,也就是说,可以通过一定的技术手段控制和改变矿压显现,这对顶板的控制和管理很有意义。
(1)巷道的布置
在矿井的建设、开采过程中,必定破坏了围岩原有的应力平衡,使其重新分布。因此,合理的选择巷道位置对矿山压力显现是很重要的。若巷道开掘在原岩应力区,则巷道受压小,易于维护;若开掘在支撑压力影响区,巷道受压则比较大。
2(2)支护方法
在巷道开掘后,巷道围岩与支架共同承担着上覆岩层所施加的载荷,也就是“支架-围岩”相互作用关系。
经验说明,支架稳定性好,矿压显现则不明显;支架稳定性越差,矿压显现越明显。
(3)工作面推进速度
工作面推进速度越快,顶板下沉量越小,顶板下沉速度加剧,矿压显现越明显。例如,前苏联某工作面推进速度由3.5m/d上升到13.5m/d,顶板下沉速度增加了一倍,同时也消除了部分下沉量。采高越高,工作面矿压显现越明显;采高越低,工作面矿压显现越缓和。根据淮南矿区的测定,在开采单一煤层或厚煤层第一分层时,采高与冒落带和裂缝带的总厚度成正比关系。
二关键层对岩层移动的的影响
众所周知,由于煤系地层的分层特性差异,因而各岩层在岩体活动中的作用是不同的。有些坚硬的厚岩层在活动中起控制作用,即起承载主体与骨架作用;有些较为软弱的薄岩层在岩层活动中只起加载作用,其自重大部分由坚硬的厚岩层承担。因而,我们把在岩体活动中起主要控制作用的岩层称之为关键层。于是,关键层的定义可做如下表述:在采场覆岩层中存在多个岩层时,对岩体活动全部或局部起控制作用的岩层称为关键层。关键层判别的主要依据是其变形和破断特征,在关键层破断时,其上部全部岩层或局部岩层的下沉变形是相互协调一致的,前者称为岩层活动的主关键层,后者称为亚关键层。也就是说,关键层的断裂将导致全部或相当部分的上部岩层产生整体运动。显然,关键层的断裂步距即为上部岩体部分或全部岩层的断裂步距,从而引起明显的岩层运动和矿压显现。关键层由其岩层厚度、强度和载荷大小而定。①
三、回采工作面顶板控制
1.全部垮落法控制顶板老顶达到极限跨距后,随着工作面的推进,老顶发生初次断裂,垮落的岩石在采空区内重新胶结,形成“砌体梁”结构,达到新的平衡关系,有效的缓解了上覆岩层的移动。随着理论、技术的逐渐完善,采用全部垮落法控制顶板已得到广泛使用,并在安全管理方面取得了显著成效。
2.单体支架支护工作面顶板控制
单体支架由金属支柱和金属铰接顶梁组合而成的支架,按其金属支柱的特性有可分为:摩擦式金属支架和单体液压支架。
(1)摩擦式金属支架:摩擦式金属支架曾在我国广泛使用,其支柱有急增阻式和微增阻式两种。它是通过调节控顶距来适应各类顶板。由于其工作寿命过短,现已日渐被淘汰。
(2)单体液压支架:单体液压支架的液压支柱是典型的恒阻式支柱。安设支架以后,通过调节活柱使支架很快达到额定阻力,因此,它始终可以保持工作助力不变,能对顶板较好的支撑和维护。
由于单体支架没有较好的掩护性能,对外界的抵抗力也比较弱,在来压时必需采取相关措施:(1)保证支柱有足够的初撑力。(2)防止支柱钻底。(3)支设特种支护,起到双保险。(4)在老顶来压时,尽量避免“回柱放顶”。
(3)综采工作面顶板控制
综采机械化标志着采煤技术达到了“现代化”,实践表明,回采工作面在采用液压支架之后能较大的加强其控顶能力,若再加以科学的管理,则能使工作面生产效益和安全系数大大增加。液压支架按其特点可分为支撑式、掩护式、支撑掩护式三类。