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大倾角大采高综采工作面煤壁加固技术研究与实践
摘要：
随着我国煤炭采矿工业的快速发展，煤矿采场深度不断增加，倾角也日益加大，对综采工作面的施工和煤壁稳定性提出了更高的改进要求。本文通过对大倾角大采高综采工作面煤壁加固技术的研究与实践分析，总结了目前主流的加固方法、工艺流程和应用效果，并探讨了未来研究方向和挑战。
关键词：大倾角、大采高、综采工作面、煤壁加固、技术研究、实践分析
一、引言
近年来，我国煤炭产业的发展一直处于高速增长阶段，随之而来的是采场深度不断加深的问题。在煤炭生产工作中，倾角越大，采高越大，煤壁稳定性相应会受到越大的考验。如何保证综采工作面的安全、高效、稳定开采成为了工程技术人员所关注的重要问题。
为此，建立了一套完整的大倾角大采高综采工作面煤壁加固技术体系，使得综采工作面的稳定性得到了有效地提高，采矿效率得到了显著地提升。本文将从大倾角大采高综采工作面开采的背景、加固技术的应用、加固效果以及未来研究方向和挑战等方面进行综合阐述。
二、综采工作面的加固技术研究
1.大倾角大采高综采工作面的定义
大倾角指倾斜角度在30°-45°，采高一般指大于5.8米的采高，当采高达到10米以上时，就可以称为大采高。因为随着采高的增加，煤壁的支撑面积减小，煤壁受力承受能力降低，所以煤壁的稳定性将会越来越差。此时，如果煤壁失稳，不仅会对煤矿的采矿安全造成影响，而且还会造成财产损失和环境破坏，因此，煤壁加固对于综采工作面的安全开采非常重要。
2.加固方法的选择
大倾角大采高综采工作面加固技术的核心是在煤壁固结后形成足够的支撑力，使煤壁安全稳定。由于煤岩的物理特性不同，以及采煤工艺的不同，导致了不同的加固方法被采用。目前，主要采用以下加固方法：
（1）钢管桩支护法
在煤体内侧埋设钢管桩，使煤岩形成带状固结，增强煤壁的稳定性。
（2）梁柱支撑法
通过设置水平梁和竖直支柱相结合的支护系统，形成稳定的支撑结构。
（3）锚杆支护法
通过锚杆和支撑架交换单向拉力，固结煤岩，形成支撑作用。
（4）预应力锚杆加固法
运用预应力锚杆与煤岩共同形成一个整体，使煤壁得到稳定。
3.工艺流程的优化
为了确保加固方法的可行性，往往需要进行雏形试验和现场实验。分别在模拟环境下和实际采矿环境下进行加固方案的效果评估，包括理论计算、数值模拟、荷载试验、现场观测等。基于加固效果的完善和工艺流程的优化，加固方案能够更加贴近煤矿的实际情况并取得更加理想的效果。
三、加固效果的实践分析
1.加固方法的应用案例
煤矿加固工程的实践案例表明，完成综采工作面的煤岩加固不仅可以显著地提高采矿效率，还可以大幅度降低事故的发生率。以工程实践为基础，本文将大倾角大采高综采工作面加固的工程应用划分为以下几类：
（1）苏州煤业集团上沟煤矿2#工作面的加固
在该煤矿的2#工作面实施了梁柱支护法，通过横向和竖向的支撑结构，有效地提高了工作面的安全性和稳定性。同时，由于支撑结构布设合理，资源利用高效，工程试验成功。为了进一步提高采矿效率，运用预应力锚杆加固法，成功完成了大采高综采工作面的开采。
（2）陕西某煤矿1#工作面的加固
在陕西某煤矿的1#工作面，运用了锚杆支护法，通过锚杆的作用和技术性分析，对煤壁进行了固结，从而达到了工作面的安全稳定开采目标。
2.加固效果的评估
通过当前的实践应用，一些大倾角大采高综采工作面的加固方法得到了普遍应用并取得了良好的效果。根据现场实测数据和加固方法的理论评估，分析了加固的效果，包括煤壁位移、应力等。通过数据对比，证明加固方案能够提高煤壁的稳定性和采矿效率。
四、未来研究方向和挑战
1.煤岩特性的深入研究
煤岩的物理特性和力学特性是加固煤壁的重要依据。未来的研究方向需要更加深入地了解煤岩的物理特性，特别是煤岩的应力应变关系和稳定性问题，在此基础上提出更适合不同煤矿的加固方法。
2.工艺流程的完善和实用化
加固方案的执行过程中经验总结和整合也是必不可少的。优秀的加固案例需要总结出完善的工艺流程和操作规程，并体现到实践中。随着煤炭开采技术的不断进步，煤壁加固技术也要不断地调整、优化和革新。
3.数字化技术在煤壁加固中的应用
数字化技术的引入使得煤矿采矿工作更加安全和高效。经过一定的理论分析和实践检验，数字技术将有助于对综采工作面的加固效果的实时评估和监测，从而大大提高了煤壁加固的精度和实用性。
结论：
本文分析了大倾角大采高综采工作面煤壁加固技术，综述了现有的加固方法、工艺流程和实践应用效果，并探讨了未来的研究方向和挑战。在煤炭采矿工作中，煤壁加固技术是一个尤为重要的环节，加固方法和效果的优化离不开对采煤工艺和煤壁特性的深入研究，以及数字化技术在加固过程中的应用。