淺談深部開采保護煤柱的設計方法

李宏迪

摘要：隨著我國經(jīng)濟社會的發(fā)展和人們生活水平的不斷提升，我國對于基礎(chǔ)能源的需求在不斷增加。其中煤炭是我國十分重要的礦產(chǎn)資源，在我國經(jīng)濟社會發(fā)展的過程中發(fā)揮著十分重要的價值和作用。煤炭開采是一種十分危險的工作，在開采的過程中為了保證開采的安全性，專門設立了保護煤柱，這樣能夠保證深部開采工作人員的安全性。目前，我國在進行深部煤炭開采的過程廣泛采用了保護煤柱的方法對整個開采過程進行安全保護，但是在利用煤柱的過程中存在著諸多問題，這些問題會在一定程度上影響到整個開采過程中的安全性，存在一定的安全威脅。因此，本文旨在對深部開采保護煤柱的設計方法進行研究和分析，為開采安全性的提升提供借鑒和幫助。

關(guān)鍵詞：煤炭深部開展；保護煤柱；設計方法

煤炭是我國十分重要的礦產(chǎn)資源，在進行煤炭開采的過程中難度較大，往往需要煤礦工人深入到地下進行開采，開采的過程中會存在一定的安全隱患。很多煤炭開采企業(yè)在開采的過程中為了提升煤炭開采的安全性，在開采的過程中會搭建煤柱，煤柱主要是指在進行煤炭開采的過程中不去開采的部分，這樣能夠?qū)φ麄€煤礦起到支撐的作用，能夠更好地實現(xiàn)開采過程的安全。由此可見，本文對深部開采保護煤柱的設計方法進行研究，對于煤炭開采安全性的提升有著十分重要的價值和意義。

1.深部開采保護煤柱概述

1.1煤柱的相關(guān)概念

煤柱是在煤炭開采的過程中采用的一種安全保護形式，煤柱能夠在應用的過程中很好地保護開采人員以及開采周邊居民的安全。在進行煤柱搭建的過程中主要會采用兩種方法，分別是：垂直斷面法和垂線法，這兩種方法能夠在煤柱搭建的過程中很好地發(fā)揮自身的作用，是一種簡單易行的方法，因此在搭建的過程中被廣泛地采用。

1.2設立保護煤柱的主要原因

煤炭開采工作具有一定的危險性，在開采的過程中煤炭開采人員往往是在地下進行開采，同時在開采的過程中會對煤礦周邊居民的生命和財產(chǎn)安全造成一定的影響。煤柱能夠在煤炭開采的過程中形成支撐的作用，保證開采人員和煤礦周邊居民的生命和財產(chǎn)安全。目前，在開展煤炭開采的過程中煤柱是十分重要的安全保護措施，能夠在搭建及使用的過程中得到安全的開采效果。

1.3保護煤柱設立過程中存在的問題

目前很多采礦企業(yè)在進行保護煤柱搭建的過程中存在著一些問題，這些問題會在一定程度上影響到煤柱的實際支撐作用。因為，目前在進行煤炭開采的過程中開采的深度在不斷增加，在開采的過程中巖層和斜向移動角設計保護煤柱的過程中，留下的煤柱很多，這會在很大程度上影響到地下工作面的布置和相應開采工作的開展。因此，這種傳統(tǒng)的方法已經(jīng)不能夠適應當前煤炭開采工作的開展，需要采用新的方法來開展工作。

2.深部開采保護煤柱設計的注意事項

2.1注意煤礦的整體開采深度

在進行煤炭開采的過程中存在著一定的危險性，因此在開展開采工作的過程中應當注意煤礦的整體開采深度。我國進行煤炭資源開采的時間較長，開采的整體深度在不斷加深，因此在進行煤柱搭建的過程中應當根據(jù)實際情況來確定煤柱的整體尺寸。在開展搭建工作的過程中應當以地表為基點，充分考慮到地表建筑對于煤柱的作用力，對于煤柱目前的變形情況進行分析，應當采用相應的計算對煤礦的煤柱狀況進行分析。在進行計算和分析的過程中可以采用微積分的方式進行計算，對于在不同深度下的煤柱的規(guī)格以及最大的承受能力進行分析，從而在進行搭建的過程中有所參照，進一步提升煤炭開采的安全性。

2.2注意煤礦的整體開采厚度

在開展煤礦開采和開發(fā)的過程中應當注意煤礦的整體開采厚度，因為目前在進行煤炭開采的過程中會出現(xiàn)地表沉陷等現(xiàn)象，這就使得開發(fā)厚度對煤柱的影響較大。在進行開發(fā)的過程中隨著開發(fā)厚度的不斷增加，會加劇地表的形變程度，會造成地面的移動。同時隨著開發(fā)厚度的不斷增加，搭建煤柱的尺寸也應當隨之增加，但是煤柱的整體曲線在開發(fā)的過程中往往是隨著厚度的增加趨于平緩，在進行計算和分析的過程中開采厚度為自變量、煤柱的整體寬度為因變量的一元二次方程分析方式。在開展相應工作的過程中應當利用這個規(guī)律來開展煤柱的搭建工作，保證煤礦開采的安全性。

2.3開采過程中注意地表的移動與變形

在進行每款開采的過程中應當注意地表的移動和變形，在成地表移動和變形的主要原因是低下礦物的開采導致周圍巖層的位移與變形。同時，隨著開采量的不斷增加，開采區(qū)的空間在不斷變大，這就導致開采區(qū)的頂部巖石發(fā)生一定的彎曲和變形，出現(xiàn)相應的層次分離，這會對開采人員的安全造成一定的影響。同時，地表的移動和變形會形成惡性循環(huán)，這會影響到煤柱的設計方法。因此，在進行煤柱設計的過程中應當注重在移動和變形影響下的設計，設計的過程中應當依據(jù)當?shù)氐牡刭|(zhì)狀況，同時要進行相應的公式計算來開展設計工作，這樣才能夠真正發(fā)揮煤柱的價值和作用。

3.深部開采保護煤柱設計的有效解決方案

3.1開發(fā)深度的有效解決方案

在開展煤柱設計的過程中應當依據(jù)整體的開發(fā)深度來采用有效的設計和解決方案，從上文的分析中可以看出，煤礦開發(fā)的深度對煤柱的設計有著直接的影響。當開發(fā)的深度在1550米到1750米之間是，煤柱的寬會已經(jīng)達到安全的開采深度，這時就不需要進行煤柱的應用了。因此，在開展設計的過程中應當依據(jù)具體的開發(fā)深度來設置解決方案，這樣才能夠更好地發(fā)揮煤柱的作用。

3.2開發(fā)厚度的有效解決方案

在開展煤炭開采工作的過程中，隨著礦產(chǎn)開采厚度的不斷增加，煤柱的整體尺寸在不斷地發(fā)生變化，在開展分析和研究的過程中發(fā)現(xiàn)煤柱尺寸隨著厚度的增加而呈現(xiàn)出非線性的增長狀態(tài)，從數(shù)學分析來看其呈現(xiàn)一種三次函數(shù)的關(guān)系，而并非是簡單的線性關(guān)系。在開展開采工作的過程中，開發(fā)的過程中應當保持在一定的程度，開發(fā)的厚度達到一定程度是可以不設計煤柱，因為整體的開采過程中已經(jīng)具有較好的安全性。

3.3煤炭開采地表移動與變形的解決方案

在開展煤炭開采工作的過程中，印尼動感實現(xiàn)預測和計算地表的移動與變形情況，目前應用最多的方法是概率積分法。采用這種方法進行預測的過程中，能夠?qū)Φ乇淼囊苿雍妥冃吻闆r進行全面的分析，這種方法能夠適用于任何地形，使用起來十分方便，預測的精度非常高。在開展預測工作的過程中可以采用電腦畫出立體圖像，這樣能夠更加直接地進行分析，這種方法已經(jīng)在我國目前煤炭開采過程中被廣泛地運用，能夠有效地對煤柱搭建進行指導。

結(jié)語：

綜上所述，本文在開展研究工作的過程中主要對深部開采保護煤柱的設計方法進行研究和分析，在分析的過程中首先對煤柱的相關(guān)概念進行了分析，其中著重對搭建煤柱的原因進行了分析。隨后，保護煤柱設計過程中的注意事項進行研究和分析，主要有以下幾個方面：注意煤礦的整體開采深度、注意煤礦的整體開采厚度、開采過程中注意地表的移動與變形等等，同時在開展相應工作的過程中應當根據(jù)具體情況設立不同的解決方案，主要如下：開發(fā)深度的有效解決方案、開發(fā)厚度的有效解決方案、煤炭開采地表移動與變形的解決方案。按照這些注意事項和解決方案來搭建煤柱，能夠保證在煤炭開采的過程中更好地發(fā)揮煤柱的作用，保證開采人員和開采周邊地區(qū)的安全，促進我國煤炭開采行業(yè)的發(fā)展。