劉利勇

（七臺河技師學(xué)院，黑龍江七臺河 154600）

礦井井筒煤柱開采技術(shù)措施

劉利勇

（七臺河技師學(xué)院，黑龍江七臺河 154600）

開采井筒煤柱對緩和采掘接替緊張關(guān)系，減少煤炭的積壓和浪費，具有非常重要的意義。立井井柱開采是一門新技術(shù)，從目前來看，這方面技術(shù)還較落后，尚需繼續(xù)研究和實踐。

井筒；煤柱；開采；技術(shù)

隨著開采煤層數(shù)及開采深度的增加，礦井生產(chǎn)能力擴(kuò)大，立井井筒壓煤量也越來越大，從數(shù)萬噸到數(shù)千萬噸。這些壓煤離井口最近，開拓、開采、運輸都非常方便。

1 井筒煤柱開采對井筒的影響

豎井井筒變形和破壞的程度與下列因素有關(guān)：井筒穿過的礦層性質(zhì)、厚度、傾角、地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)條件、開采方法、淺部開采情況、井筒結(jié)構(gòu)、井筒內(nèi)裝備及抵抗變形的能力、井筒與巖體的相互作用性能、井筒所處的部位等。

1.1 保護(hù)柱外開采時破壞井筒的原因

煤礦留設(shè)保護(hù)煤柱后，有的井筒仍有變形、罐道彎曲或錯位、井筒支護(hù)斷裂以及井筒上部傾斜等情況，造成這種情況的原因有以下幾點：第一，斷層穿過井筒，開采引起斷層滑移造成井筒破壞。第二，含水沙層疏干產(chǎn)生固結(jié)，使沉降范圍大于正常地質(zhì)采礦條件1倍以上，引起處于正常移動范圍的井筒沉陷。第三，由于留設(shè)井筒礦柱的移動角有誤差而造成的井筒破壞。這種誤差主要包括角值的確定誤差、借用其他礦區(qū)參數(shù)的類比誤差以及地表移動變形與巖體移動變形不一致的誤差等。第四，采礦引起的附加應(yīng)力擴(kuò)展到移動角固定的邊界線外，而使井筒受到采礦附加應(yīng)力的作用。第五，在傾斜或急傾斜礦層淺部開采時，采空區(qū)邊界巖體向下滑移，而引起位于上邊界巖體內(nèi)井筒的破壞。第六，由于下部開采引起老塘“活化”而造成井筒破壞等。在井筒礦柱附近開采時，引起井筒破壞的原因很多，在開采前應(yīng)仔細(xì)調(diào)查、分析這些因素，以保證井筒不遭受損壞。

1.2 開采井筒礦柱時井筒的破壞原因

由巖體內(nèi)部沉陷規(guī)律可知，井筒與工作面相對位置不同時，井筒將受到不同的豎向變形作用。采用不同的開采布置時，井筒所受到的變形將不同。

第一，單向開采從礦柱邊界以1個或多個工作面向同一方向開采。采用此法開采，井筒上會產(chǎn)生壓縮變形，隨著工作面接近井筒，壓縮變形擴(kuò)大到開采水平。當(dāng)工作面推過井筒后，在井筒的中部或上部會產(chǎn)生豎向拉伸變形。當(dāng)開采面積達(dá)到充分采動要求后，位于采空區(qū)中央的井筒變形消失，但在開采水平上出現(xiàn)的豎向壓縮明顯增大，如果井壁中沒有事先設(shè)置變形縫，則井壁可能被壓壞。

第二，對稱對向開采。以2個工作面從礦柱邊界對稱向中央回采。用此法開采，可以引起井筒上部較大的壓縮變形，由于變形的疊加，此壓縮變形將超過單向開采時的變形。在工作面推進(jìn)到一定位置時，壓縮變形波及到井筒的下部，此后，井筒的上部卸載，但在開采水平上、下有較大的豎向壓縮變形。此法的最大優(yōu)點是任何時候都不產(chǎn)生豎向拉伸變形。若在開采水平上設(shè)置變形縫，則在開采水平上井筒壓縮變形減少。

第三，對稱背向開采。以2個工作面從井筒中心對稱地向外圍開采。隨著開采的進(jìn)行，井筒下部沒有分割縫時，會產(chǎn)生豎向拉伸和壓縮變形，有分割縫時僅產(chǎn)生拉伸變形。沒有分割縫的井壁中，在開采水平上將產(chǎn)生危險的豎向壓縮變形。

從以上分析可以看出，井筒的變形不但與地質(zhì)條件、開采方法、開采順序等相關(guān)，而且與井筒自身的變形能力相關(guān)。井壁承受變形的能力與井筒材料性質(zhì)、井筒斷面面積以及圍巖性質(zhì)相關(guān)，所以，在確定井筒的允許變形值時，應(yīng)綜合考慮這些因素。

2 開采井筒礦柱的防護(hù)措施

開采井筒礦柱的防護(hù)措施從兩方面入手，即開采措施和結(jié)構(gòu)措施。開采措施主要是減小井筒所受的變形。結(jié)構(gòu)措施是增加井筒的抗變形能力，減小井筒部分變形。無論采用何種方法開采井筒礦柱，井筒都將受到不同程度的開采影響，產(chǎn)生不同程度的變形。開采井柱的方法主要有以下幾種：

第一，單向開采。井筒將產(chǎn)生最大偏斜，受到拉、壓的交替作用，井筒偏斜將影響井筒提升機(jī)的正常工作，如果偏斜過大，可能引起井筒剪壞。由于沉陷的偏態(tài)性，在回采結(jié)束后，井筒仍恢復(fù)不到正常位置，就會產(chǎn)生永久偏斜，因此，此法不適用于含水沙層下開采。

第二，對稱對向開采。井筒受到最大的豎向壓縮變形，如果井沒有采取保護(hù)措施，豎向壓縮變形產(chǎn)生的影響最大。當(dāng)井筒保護(hù)礦柱上、下邊界以外的礦層均已開采，此方案可使傾斜方向上水平變形比一般方法減小0.5～1.0倍，但在走向上，井筒上部的水平變形最大，還有可能引起較大的沖擊地壓。其優(yōu)點是變形逐漸增大，可糾正不可預(yù)見的偏差，可較好地保護(hù)井筒，用于有含水沙層的井筒礦柱開采。

第三，對稱背向開采。井筒將受到最大豎向拉伸變形的影響，由于井筒抗拉能力弱，易拉壞，因而不能用于有含水沙層的井柱開采，也不能用于混凝土井壁的開采。該法的主要優(yōu)點是井筒上部不受水平拉伸的影響。

［1］郭奉賢.采礦生產(chǎn)技術(shù)［M］.北京：煤炭工業(yè)出版社，2010.

［2］曹樹剛，勾攀峰.采煤學(xué)［M］.北京：煤炭工業(yè)出版社，2012.

［3］張登明.煤礦開采方法［M］.徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2009.

［4］程功林，汪佑武.煤礦開采技術(shù)［M］.徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2010.

Technical Measures of Mine Shaft Coal Pillar Mining

LIU Li-yong
(Qitaihe technician college,Qitaihe 154600,China)

It is of great significance to mine shaft coal pillar to ease the tension of coal mining and to reduce the backlog and waste of coal.Takai Iju mining is a new technology,from the current point of view,the technology is still relatively backward,still need to continue to study and practice.

Shaft;Coal pillar;Mining;Technology

TD82

A

1674-8646（2016）01-0102-02

2015-09-10

劉利勇（1981-），男，黑龍江七臺河人，講師，主要從事采礦專業(yè)教學(xué)與研究。