局部煤柱下安全采煤技術(shù)探析

李長鎖

摘 要 經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展使社會資源的需求量也在不斷上升，煤炭資源就是發(fā)展過程中比較稀缺的一種資源。而煤炭資源在開采的過程中會受地質(zhì)條件的影響，出現(xiàn)部分的煤柱。如何安全開采煤柱成為當(dāng)下必須盡快解決的一個首要任務(wù)。本文主要闡述了煤柱集中應(yīng)力的形成以及煤柱下采煤礦壓顯現(xiàn)規(guī)律，并對局部煤柱下安全采煤技術(shù)進(jìn)行深入地探究分析。這對采煤的安全生產(chǎn)具有一定的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞 局部煤柱 安全采煤技術(shù)

中圖分類號：X752 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

煤炭在開采的過程中容易受地質(zhì)條件的限制，出現(xiàn)局部的煤柱。當(dāng)上下煤柱之間的層間距小于30m，受上層煤集中應(yīng)力的影響，下層煤在進(jìn)行開采的過程中就會存在許多的不安全因素。因此，探析局部煤柱下安全采煤技術(shù)具有一定的現(xiàn)實意義，同時還能夠為進(jìn)一步提高我國的安全采煤技術(shù)打下堅實的基礎(chǔ)。

1煤柱集中應(yīng)力的形成

由于我國南北地區(qū)的地形、地貌等在多方面存在一定的差異，所以，不同區(qū)域的煤柱外形以及位置分布等也都有極大的不同，同樣的，煤柱集中應(yīng)力形成的原因以及形成的程度也存在差別。根據(jù)形成的因素不同，一般有如下分類：第一，煤炭一側(cè)位置為采空區(qū)域，這時集中應(yīng)力程度相對較小；第二，煤炭兩側(cè)均為采空區(qū)域；第三，煤炭三側(cè)為采空區(qū)或孤島式煤柱。由于煤柱周圍一側(cè)或多側(cè)為采空區(qū)，采空區(qū)在冒落與壓實的過程中，煤炭上部的巖石總質(zhì)量以及開采過程中的其他壓力都會集中在煤柱上，這樣也就形成了集中應(yīng)力。煤柱的集中應(yīng)力也會因為煤層開采面積的不斷擴(kuò)大而出現(xiàn)一系列地變化，這時底板巖石層四周又會出現(xiàn)新的應(yīng)力分布結(jié)構(gòu)。

2煤柱下采煤礦壓顯現(xiàn)規(guī)律

煤柱下采煤礦壓顯現(xiàn)規(guī)律的主要內(nèi)容如下：第一，煤柱開采過程中會承受三方面的復(fù)合疊加壓力，分別來自于上覆巖層的支承壓力、煤柱的集中壓力以及開采超前壓力，這也導(dǎo)致煤柱開采的難度系數(shù)非常大。第二，當(dāng)煤柱的寬度大于60米時，實際開采的工作面如果位于開采的30米左右后，那么集中應(yīng)力的強(qiáng)度將會逐漸削弱，如果在離開煤柱的30米前，那么集中應(yīng)力的強(qiáng)度又將不斷加強(qiáng)。第三，位于裂隙地帶的煤柱，如果在實際的開采過程中，煤柱與上覆巖層的縫隙一起形成，那么擴(kuò)大開采區(qū)域后，將導(dǎo)致巖層裂縫不斷增多。第四，對于不同種類的煤柱，集中應(yīng)力的程度與范圍都不同，應(yīng)力與壓力的顯現(xiàn)形式主要有以下三種：弱-強(qiáng)-弱、弱-強(qiáng)-弱-強(qiáng)-弱和弱-強(qiáng)-強(qiáng)-弱。第五，煤柱的類型與集中應(yīng)力的程度會受擴(kuò)散角的影響。第六，一般而言，每發(fā)生一次較大的動壓響聲，煤壁前方的直接頂都有可能會出現(xiàn)裂縫，當(dāng)工作面位于此位置時，機(jī)道頂板發(fā)生“人”字劈形冒頂?shù)母怕室矔嵘５谄撸?dāng)工作面出現(xiàn)斷層、裂縫等問題時，煤柱集中應(yīng)力的傳遞與擴(kuò)散也將受到一定的影響。

3局部煤柱下安全采煤技術(shù)分析

3.1保持合理的柱距

局部煤柱在開采的過程中會受許多方面的影響，所以，為了使開采的效益得到保障，就要密切關(guān)注各個開采環(huán)節(jié)中的各項問題。第一，要嚴(yán)格控制煤柱間的距離。開采工作人員在開采過程中要保證煤柱支護(hù)的強(qiáng)度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。一般情況下，需要維持0.37m左右。但如果只是一味地增強(qiáng)支護(hù)的密度，不僅會使用過多的柱梁，而且在一定程度上也增加了工作的難度。因此，為了加大保護(hù)的強(qiáng)度還可以在煤柱間建立約0.8m的鋼梁，而鋼梁的形狀也有明確的規(guī)定。同時為了能在提高開采效率的同時簡化開采難度，也可以將鋼梁與貼幫柱相互連接起來。鋼梁設(shè)置的間距一般在1.5m左右，為了保證一梁兩柱的平衡，貼幫柱這兩梁之間的設(shè)置數(shù)量需要達(dá)到2根或者2根以上，這樣可以機(jī)道頂板在正常的環(huán)境下運行。

3.2留頂煤開采

留頂煤開采是局部煤柱實際開采過程中一個十分有效的方法，不僅能夠解決部分煤柱直接頂質(zhì)量指數(shù)偏低的情況，還能夠提高局部煤柱安全采煤的效益。一方面，由于直接頂在煤柱集中應(yīng)力的環(huán)境中很容易受外力的影響產(chǎn)生碎裂，導(dǎo)致機(jī)道出現(xiàn)冒頂現(xiàn)象。留頂煤開采方法的使用能夠為支架與頂板提供一定的緩沖空間，有效減少直接頂碎裂帶來的直接影響，而且還間接增強(qiáng)了煤頂?shù)目伤苄浴Ａ硪环矫妫繇斆洪_采還能夠解決煤壁片幫等問題，主要是因為留煤頂具有粘結(jié)煤壁的積極功效。未留煤頂前，片幫一般出現(xiàn)的集中區(qū)域主要位于煤壁的中上部，這樣直接頂也會由于過早暴露而未能受到支護(hù)。而在使用留頂煤開采方法后，片幫一般會堆積在煤壁的中下部，而且一般比較淺，這樣可以使直接頂受到良好的支護(hù)。

3.3加強(qiáng)定線抬棚的使用質(zhì)量

抬棚在煤炭開采過程中主要起到支護(hù)的作用，采煤工作人員在工作過程中一般規(guī)定的抬棚標(biāo)準(zhǔn)是50kN。為了加強(qiáng)定線抬棚的使用質(zhì)量，提高煤柱安全采煤的經(jīng)濟(jì)效益，就需要提高抬棚的規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，將其提升至90kN。這樣在增強(qiáng)支護(hù)強(qiáng)度的同時，還能夠有效減少頂板由于沉降問題出現(xiàn)嚴(yán)重的剪切現(xiàn)象，有效維護(hù)機(jī)道頂板的安全。

參考文獻(xiàn)

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