李長鎖

摘 要 經(jīng)濟的快速發(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條件的影響，出現(xiàn)部分的煤柱。如何安全開采煤柱成為當下必須盡快解決的一個首要任務。本文主要闡述了煤柱集中應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進行深入地探究分析。這對采煤的安全生產(chǎn)具有一定的指導意義。

關鍵詞 局部煤柱 安全采煤技術

中圖分類號：X752 文獻標識碼：A

煤炭在開采的過程中容易受地質條件的限制，出現(xiàn)局部的煤柱。當上下煤柱之間的層間距小于30m，受上層煤集中應力的影響，下層煤在進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具有一定的現(xiàn)實意義，同時還能夠為進一步提高我國的安全采煤技術打下堅實的基礎。

1煤柱集中應力的形成

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，煤炭一側位置為采空區(qū)域，這時集中應力程度相對較?。坏诙?，煤炭兩側均為采空區(qū)域；第三，煤炭三側為采空區(qū)或孤島式煤柱。由于煤柱周圍一側或多側為采空區(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力。煤柱的集中應力也會因為煤層開采面積的不斷擴大而出現(xiàn)一系列地變化，這時底板巖石層四周又會出現(xiàn)新的應力分布結構。

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)律的主要內容如下：第一，煤柱開采過程中會承受三方面的復合疊加壓力，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，這也導致煤柱開采的難度系數(shù)非常大。第二，當煤柱的寬度大于60米時，實際開采的工作面如果位于開采的30米左右后，那么集中應力的強度將會逐漸削弱，如果在離開煤柱的30米前，那么集中應力的強度又將不斷加強。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，那么擴大開采區(qū)域后，將導致巖層裂縫不斷增多。第四，對于不同種類的煤柱，集中應力的程度與范圍都不同，應力與壓力的顯現(xiàn)形式主要有以下三種：弱-強-弱、弱-強-弱-強-弱和弱-強-強-弱。第五，煤柱的類型與集中應力的程度會受擴散角的影響。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，當工作面位于此位置時，機道頂板發(fā)生“人”字劈形冒頂?shù)母怕室矔嵘?。第七，當工作面出現(xiàn)斷層、裂縫等問題時，煤柱集中應力的傳遞與擴散也將受到一定的影響。

3局部煤柱下安全采煤技術分析

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，就要密切關注各個開采環(huán)節(jié)中的各項問題。第一，要嚴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的強度達到標準。一般情況下，需要維持0.37m左右。但如果只是一味地增強支護的密度，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，為了加大保護的強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置數(shù)量需要達到2根或者2根以上，這樣可以機道頂板在正常的環(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力的環(huán)境中很容易受外力的影響產(chǎn)生碎裂，導致機道出現(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，而且還間接增強了煤頂?shù)目伤苄?。另一方面，留頂煤開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。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。

3.3加強定線抬棚的使用質量

抬棚在煤炭開采過程中主要起到支護的作用，采煤工作人員在工作過程中一般規(guī)定的抬棚標準是50kN。為了加強定線抬棚的使用質量，提高煤柱安全采煤的經(jīng)濟效益，就需要提高抬棚的規(guī)定標準，將其提升至90kN。這樣在增強支護強度的同時，還能夠有效減少頂板由于沉降問題出現(xiàn)嚴重的剪切現(xiàn)象，有效維護機道頂板的安全。

參考文獻

[1] 張淑坤，王來貴.局部薄弱煤柱影響下臨近煤柱應力分布規(guī)律研究[J].廣西大學學報（自然科學版），2017，42（01）：359-364.

[2] 張淑坤，王來貴.局部弱場控制下煤柱頂板結構破壞模擬研究[J].礦業(yè)安全與環(huán)保，2017，44（02）：98-101.