阳泉煤业集团有限公司二矿山西省阳泉市045000
摘要：煤矿的开采是满足社会资源需要、维护社会经济稳定的重要途径。开采技术和顶板控制对于煤矿安全开采有着非常重要的影响。本文通过对煤矿矿山压力对采矿顶板控制的影响进行分析研究，提出了几点控制矿山压力的措施。
关键词：矿山压力；采矿；顶板；影响
引言
随着人们对于煤矿的开采力度加大，煤矿事故的发生也在不断的增加。在导致煤矿事故的诸多因素中，矿山压力导致的矿道塌陷所占的比例较大。如何解决矿山压力对煤矿开采的影响，是当前众多学者和采矿专家着力解决的问题。在当前应用的控制矿山压力的措施中，顶板控制能够对矿山的压力进行有效的控制，通过对矿山压力的准确预测，合理的设置顶板可以使煤矿开采事故的发生大大减少。
1.矿山压力概述
由于地下的岩体受到自身重力的作用，对原岩层产生拉扯力，矿山压力就是在这种拉扯力的作用下而产生的。在没有对矿山进行开采工作的时候，矿山压力与这种拉扯力之间能够形成一种静止的平衡，此时并不会有矿山事故的发生，但是如果对矿山进行了开采工作，那么这种平衡就会被打破，矿体在开采作业的影响下出现位移，导致矿山的应力分布不均，当其超过了矿山的最大承受能力的时候，就会对岩层的凝固力造成影响，出现煤矿脱落的现象。此时应力会发生进一步的改变，最终造成矿道的塌陷。在进行煤矿开采时，这种情况是无法避免，必然会发生的，所以只能够采取相应的措施对其进行控制。
2.煤矿矿山压力对采矿顶板控制的影响
煤矿开采工作相较于其他工作有着较高的风险性，因此煤矿开采人员在进行开采作业的时候，自身的人身安全也在受到较大的威胁。为了对开采人员形成较好的保护，就需要对矿山的压力进行准确的预估，保证矿山维护工作的科学性和合理性。在进行煤矿开采的过程中，地下开采空间是处于一种随时移动的活动状态中，而非静止的状态。在这种状态下，煤矿矿山压力的应力点也会随着空间的活动而变化，所以煤矿矿体的整体平衡就很难保持。如果煤矿矿体的压力不能够保持较好的相对平衡，就非常容易导致安全事故的发生。
为了防止事故的发生，人们就需要对矿山的压力进行控制。主要是通过预估矿山压力、布置采矿工作面、分析应力点、安排开采顺序等繁杂的方式。但是在这些工作中，对矿山的压力进行预估是进行其他所有工作的前提和基础。通过对应力点进行准确的分析，可以找到顶板放置的准确位置。
顶板的控制对于矿山压力的处理有着非常重要的意义，与开采人员的人身安全以及开采效率有着直接的联系。根据相关的研究表明，顶板的厚度与矿山压力有着非常重要的关系，当顶板越是远离矿层或者顶板的厚度增加的时候，矿体断层越不容易出现猛然坍塌，而是在缓慢的下移。因此，相关的工作人员会将顶板与矿层的距离进行计算，并将其作为矿山压力是否会对看开采工作造成影响的判断标准之一。在该标准的具体应用中，通常将顶板的等级分为四级，采取直接顶厚度Σh与采高N的比值Km，Km=ΣhN另外再参考基本顶初次来压步距L，如表1所示。
根据表1所示，开采工作面的周期以及矿山来压会受到基本顶的运动情况的影响。顶板的主要是由矿顶的岩层来提供支撑的力量，然后利用岩层的活动规律对矿山压力进行间接的控制。通过布置顶板可以使煤矿矿山压力对于开采面的危害进行降低或者消除，从而使矿山安全事故发生的概率降到最低。同时，顶板还可以将矿山压力转化为煤矿开采的动力，如：利用矿山压力压碎煤矿资源，促进煤矿资源的脱落。此外，顶板还可以将采空的矿区上方的岩层利用矿山压力进行压实、加固。
所以，控制煤矿顶板是对矿山压力进行控制的有效手段。通过对矿山压力活动进行充分的了解，从而控制点顶板位置，来保证煤矿开采人员安全的进行开采工作。
3.对矿山压力的控制措施
采煤工作面是开采人员进行煤矿开采的主要工作区域，因此，为了对开采人员的人身安全提供保障，就要对采煤工作面进行一定的维护工作。然而由于采煤工作面周围的围岩以及开采条件会对矿山压力的显现造成一定的影响，所以控制矿山压力是保证回采工作空间安全的重要措施。
在进行矿井设计的时候就必须要把采煤工作面的矿山压力控制纳入到考虑范围之内。一般是通过安全煤矿开采的顺序、布置采煤工作面等方式来进行。对于采煤工作面来说，一般是通过对工作空间进行支护以及处理采空区等方式来进行。为了对矿山压力的显现进行控制，就要对基本顶的活动规律进行控制，从而实现对于工作面的初次来压和周期来压进行控制。回采空间的维护主要是对直接顶进行维护，而基本顶的平衡特征会对直接顶的完整性造成影响。对于工作面的支护手段主要是对直接顶的岩层进行支护，从而间接地控制基本顶的活动。
对于采空区进行的处理措施能够对基本顶的活动产生明显的影响，主要的处理方法有：
（1）全部垮落法：通过把已经开采完毕的空间进行有顺序的顶板岩层放落，使垮落的岩石通过其碎胀性填满采空区，从而对上覆岩层的活动进行支撑和控制。
（2）煤柱支撑法：通过在已经开采完成的空间内留下煤柱来对上覆岩层形成支撑。从而达到支护的目的。
（3）填充法：是指将采空区使用一定的方式进行填充，来对上覆岩层形成支撑，主要有人工或者机械操作的方式。根据岩石的移动特性，采空区上方的覆岩在发生移动时会有三带形成，所以在煤炭开采完毕后的一定时间内，需要向离层带的空间内通过钻孔的方式进行高压注浆，从而加固离层空间。此外，还可以使用稳定性能更好的连续梁来代替砌体梁，防止离层带的下沉空间传递给地表，从而使地表下沉的速度减缓，实现对地面建筑和耕地的保护。但该技术由于有着较大的操作难度，因此使用频率较低。
此外，还有一种全部填充式的开采方式，即在开采出煤炭后立即对采空区进行填充，从而使顶板岩层的下沉得到有效控制，在填充方式上一般选择水沙填充、风力填充或者矸石自溜等方法。
（4）缓慢下沉法：通过利用顶板岩层的塑性弯曲能力，使其在采高不大的时候与采空区的底板岩层进行直接接触，使之填满采空区，实现对上覆岩层的支撑和控制作用。
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