摘 要：礦井在生產(chǎn)過程中，常常留下采區(qū)上下山孤島煤柱，且煤柱內(nèi)殘留巷道往往是縱橫交錯(cuò)。本文首先對(duì)孤島煤柱沖擊地壓危險(xiǎn)性進(jìn)行了詳細(xì)的分析，然后簡(jiǎn)要談?wù)剸|歡坨礦2286工作面開采技術(shù)。

關(guān)鍵詞：孤島煤柱 沖擊地壓 開采技術(shù)

中圖分類號(hào)：TD32 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）01（a）-0101-01

隨著煤礦開采深度的增加，煤礦各種“孤島”采場(chǎng)中，有大量的全部區(qū)段回采結(jié)束后留下的采區(qū)煤柱類“孤島”采場(chǎng)。做好孤島煤柱的開采工作，對(duì)提高礦井煤炭資源回采率、延長(zhǎng)礦井服務(wù)年限、提高礦井經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，具有深遠(yuǎn)的現(xiàn)實(shí)意義。

1 孤島煤柱沖擊地壓危險(xiǎn)性分析

孤島煤柱高應(yīng)力導(dǎo)致的沖擊地壓的災(zāi)害性破壞越來越嚴(yán)重，怎樣解決這一問題，成為現(xiàn)今孤島煤柱開采的重要話題。進(jìn)行孤島煤柱的安全開采，能夠有效釋放下層煤層所形成的高應(yīng)力或聚集高能量，對(duì)下層煤層的安全回采起到卸壓或釋放能量的作用，能夠保證煤柱開采的安全性，并有效利用資源，避免資源的浪費(fèi)。上層煤層的安全回采工作，對(duì)下層煤層的安全回采工作有著重要的影響，所以，對(duì)孤島煤柱沖擊地壓危險(xiǎn)性的評(píng)價(jià)顯得極為迫切。

孤島煤柱承受著來自頂板的壓應(yīng)力。在堅(jiān)硬頂?shù)装宓膴A持作用下，煤巖系統(tǒng)承受較高應(yīng)力和積聚大量能量，使得煤柱處于高應(yīng)力狀態(tài)。脆性材料的煤巖體的顯著特點(diǎn)是非均質(zhì)性、彈脆塑性、各向異性和不連續(xù)性。然而，當(dāng)煤巖系統(tǒng)之間因受到極限壓應(yīng)力而在弱面、層理間產(chǎn)生的推力仍然小于其阻力時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)呈現(xiàn)出“壓壞”的狀態(tài)而不是由于滑移而產(chǎn)生的失穩(wěn)破壞，即所說的脆性破壞。隨著孤島工作面的安全推采，煤柱寬度不斷減小，煤柱所承受的支承壓力因相互疊加而造成應(yīng)力的進(jìn)一步升高，煤柱逐步進(jìn)入高應(yīng)力區(qū)域甚至是極限應(yīng)力區(qū)。如果煤巖系統(tǒng)相互銜接比較充分（即煤巖層弱面等節(jié)理間相互摩擦比較大），煤巖體系統(tǒng)承受的極限應(yīng)力超過脆性介質(zhì)的臨界強(qiáng)度時(shí)，系統(tǒng)發(fā)生脆性破壞，即壓跨型沖擊地壓。

由于孤島面的周邊采空，煤壁邊緣處于自由面狀態(tài)，邊界條件限制較少。當(dāng)頂板壓力增大時(shí)，由壓應(yīng)力所產(chǎn)生的推力大于煤巖弱面間的阻力時(shí)，煤巖體就會(huì)沿弱面（裂隙）發(fā)生滑移。也就是說，煤巖系統(tǒng)處于一個(gè)應(yīng)力集中和能量積聚的過程中，系統(tǒng)還沒有來得及發(fā)生脆性破壞時(shí)，已經(jīng)滿足了發(fā)生滑移破壞的條件。在滑移過程中，滑移面上的剪應(yīng)力不斷出現(xiàn)急劇增大或減小，造成煤巖之間接觸面的性質(zhì)發(fā)生變化。比如，接觸面間的粗糙度減小就會(huì)造成摩擦系數(shù)的降低，摩擦系數(shù)的降低又導(dǎo)致摩擦阻力的降低，阻力的降低又會(huì)加速滑移的速度，煤巖體內(nèi)積聚的大量彈性能在弱面（裂隙）處以瞬時(shí)動(dòng)能的形式得到釋放，瞬時(shí)動(dòng)能又加速了滑移速度。煤巖體層理間的滑移造成系統(tǒng)的失穩(wěn)，系統(tǒng)的失穩(wěn)又導(dǎo)致煤巖體的加速滑移，彼此的相互促使又催生了滑移形式的沖擊地壓發(fā)生。這種沖擊地壓發(fā)生過程實(shí)質(zhì)就是煤巖地層受力過程中瞬間滑移過程，用摩擦滑動(dòng)理論解釋即粘滑過程。這種類型的沖擊地壓往往發(fā)生在具有較大水平構(gòu)造應(yīng)力地帶，如斷層、煤層變薄地帶。根據(jù)煤巖系統(tǒng)發(fā)生脆性破壞的時(shí)間來分析，初步判定在此類力學(xué)條件下，發(fā)生滑移破壞的時(shí)間應(yīng)該比發(fā)生脆性破壞的時(shí)間要更快。由于虎克體承受的壓力是逐漸升高的，滑移破壞比脆性破壞更早。因?yàn)槊簬r系統(tǒng)弱面的存在決定了孤島煤柱在某一不可能較大壓應(yīng)力作用的條件下即發(fā)生滑移破壞，即系統(tǒng)發(fā)生沖擊破壞的時(shí)間性比脆性破壞時(shí)間提前，而虎克體承受壓應(yīng)力能力又延遲了系統(tǒng)發(fā)生破壞（脆性破壞或滑移破壞）的時(shí)間，故孤島煤柱發(fā)生沖擊破壞的時(shí)間早于脆性破壞時(shí)間點(diǎn)。

根據(jù)以上兩類破壞條件及破壞時(shí)間分析，可以發(fā)現(xiàn)脆性破壞和滑移破壞之間還存在著脆性破壞和滑移破壞同時(shí)發(fā)生的特殊破壞。對(duì)于孤島煤柱來說，無論是脆性破壞、滑移破壞還是特殊破壞，都是發(fā)生在高應(yīng)力集中區(qū)域和大量能量積聚區(qū)域，其破壞性的發(fā)生都會(huì)引起災(zāi)難性后果。

2 東歡坨礦2286工作面開采技術(shù)

綜采工作面一般要求保持工作面等長(zhǎng)和有較大的推進(jìn)長(zhǎng)度，以避免回采過程中支架、輸送機(jī)裝拆、搬運(yùn)和工作面的頻繁搬家。一些開采時(shí)間較長(zhǎng)或地質(zhì)條件較復(fù)雜的礦井，隨著開采強(qiáng)度和年限的增加，滿足綜采工作面布置要求的儲(chǔ)量逐漸減少甚至枯竭，遺留的不規(guī)則塊段和煤柱的儲(chǔ)量較多。

開灤東歡坨礦2286工作面風(fēng)道采用架棚支護(hù)，巷道規(guī)格29U14.0 m2，運(yùn)道架棚支護(hù)，巷道規(guī)格29U14.0 m2，切眼采用液壓支架進(jìn)行支護(hù)，支架型號(hào)ZY9200-20/42、ZYG9200-22/46、ZY9200-22/46，泄水巷采用架棚支護(hù)（局部采用錨網(wǎng)支護(hù)），巷道規(guī)格29U14.0 m2。

采用走向長(zhǎng)壁后退式綜合機(jī)械化采煤法，頂板管理采用自然垮落法，沿底回采，一次采全高。工作面采用MG650/1515-WD型電牽引采煤機(jī)，ZY9200-22/46、ZY9200-20/42、ZYG9200-22/46型液壓支架及SGZ960/1050型中雙鏈刮板輸送機(jī)完成煤的“破、裝、運(yùn)、支、處”。采用MG650/1515-WD型電牽引采煤機(jī)割煤，前滾筒割頂煤，后滾筒割底煤，通過滾筒的螺旋葉片配合鏟煤板裝煤，每刀進(jìn)尺800 mm，進(jìn)刀方式為端部割三角煤斜切進(jìn)刀，往返一次割兩刀。機(jī)組割煤過后，支架工要及時(shí)伸出伸縮梁護(hù)頂放下護(hù)幫板護(hù)幫，防止劈冒，必要時(shí)可進(jìn)行護(hù)幫板二次護(hù)頂。支架為鄰架操作，由上組支架控制下組支架（機(jī)尾末組支架除外），割煤后，沿割煤方向及時(shí)采取追機(jī)移架，移架距采煤機(jī)后滾筒4～6架，若移架速度趕不上采煤機(jī)運(yùn)行時(shí)可采取插花移架，但如果頂板破碎，必須停機(jī)移架或拉超前架，以控制頂板。移架到位及時(shí)將支架升至額定初撐力后（保持操縱閥升位且大柱不再上升3 s后），手把復(fù)位，如頂板破碎時(shí)，應(yīng)超前移架。刮板輸送機(jī)彎曲長(zhǎng)度不得小于16 m，操作時(shí)，支架工要相互配合，將刮板輸送機(jī)頂向煤壁，正常情況下移刮板輸送機(jī)步距不得小于800 mm，保證把刮板輸送機(jī)頂直。

根據(jù)煤層厚度及ZY9200-22/46型液壓支架高度與MG650/1515-WD型采煤機(jī)機(jī)采高度，確定工作面平均采高為3.9 m，最小采高不低于2.4 m，最大采高不超過4.4 m（端頭支架和過渡支架高度不能超過4.2 m），煤薄時(shí)適當(dāng)降低采高。

參考文獻(xiàn)

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