基于壓力拱理論的螺旋鉆機開采單層鉆孔參數優化

曲俊霖，王繼仁，韓新平，南存全

(遼寧工程技術大學 礦業學院，遼寧 阜新 123000)

0 引 言

螺旋鉆機作為一種可以高效安全地回采露天礦最終境界下端幫壓煤的礦山機械，已經在德國和澳大利亞有著廣泛且成功的應用[1]。螺旋鉆機運用螺旋鉆桿開采出1排或多排的水平鉆孔，從端幫的鄰空面回采壓煤且無需支護，適用于使用單一的露天或井工開采方法難以回采或者經濟效益不理想的情況。目前國內學者對螺旋鉆機開采端幫煤炭的研究多集中在對多層螺旋鉆孔的采場穩定性研究，且研究方法大多為利用數值模擬軟件分析比較不同方案中參數的合理性。曾錢幫等[2]運用數值模擬的方法，研究了螺旋鉆機不同的鉆孔開采順序對采場穩定性的影響。研究表明：層間不同開采順序對煤柱穩定性影響較大，而同層內的鉆孔開挖順序對煤柱穩定性影響不明顯；黃侃等[3]運用數值模擬方法對螺旋鉆機開采下不同水平孔間煤柱寬度及垂向隔層的不同排布方式對采場穩定性的影響進行了研究。研究表明：由于采場間垂向隔層為煤柱提供了側向應力，所以在煤柱優化設計時需要考慮采場間的垂向隔層厚度；程國明等[4-5]對特厚煤層條件下采用螺旋鉆機開采細長窄煤柱時，煤柱的破壞過程進行了數值模擬。研究表明：螺旋鉆機開采所引起的煤柱內應力分布以及破壞方式與條帶式分布不同。

鑒于以往鮮有對單層螺旋鉆孔參數設計的研究，且未兼顧壓力拱這一采場中的“小結構”對圍巖內應力分布狀態、關鍵層以及永久隔離煤柱內應力集中程度的影響。……