局部煤柱下安全采煤技术探析

李长锁

摘 要 经济的快速发展使社会资源的需求量也在不断上升，煤炭资源就是发展过程中比较稀缺的一种资源。而煤炭资源在开采的过程中会受地质条件的影响，出现部分的煤柱。如何安全开采煤柱成为当下必须尽快解决的一个首要任务。本文主要阐述了煤柱集中应力的形成以及煤柱下采煤矿压显现规律，并对局部煤柱下安全采煤技术进行深入地探究分析。这对采煤的安全生产具有一定的指导意义。

关键词 局部煤柱 安全采煤技术

中图分类号：X752 文献标识码：A

煤炭在开采的过程中容易受地质条件的限制，出现局部的煤柱。当上下煤柱之间的层间距小于30m，受上层煤集中应力的影响，下层煤在进行开采的过程中就会存在许多的不安全因素。因此，探析局部煤柱下安全采煤技术具有一定的现实意义，同时还能够为进一步提高我国的安全采煤技术打下坚实的基础。

1煤柱集中应力的形成

由于我国南北地区的地形、地貌等在多方面存在一定的差异，所以，不同区域的煤柱外形以及位置分布等也都有极大的不同，同样的，煤柱集中应力形成的原因以及形成的程度也存在差别。根据形成的因素不同，一般有如下分类：第一，煤炭一侧位置为采空区域，这时集中应力程度相对较小；第二，煤炭两侧均为采空区域；第三，煤炭三侧为采空区或孤岛式煤柱。由于煤柱周围一侧或多侧为采空区，采空区在冒落与压实的过程中，煤炭上部的岩石总质量以及开采过程中的其他压力都会集中在煤柱上，这样也就形成了集中应力。煤柱的集中应力也会因为煤层开采面积的不断扩大而出现一系列地变化，这时底板岩石层四周又会出现新的应力分布结构。

2煤柱下采煤矿压显现规律

煤柱下采煤矿压显现规律的主要内容如下：第一，煤柱开采过程中会承受三方面的复合叠加压力，分别来自于上覆岩层的支承压力、煤柱的集中压力以及开采超前压力，这也导致煤柱开采的难度系数非常大。第二，当煤柱的宽度大于60米时，实际开采的工作面如果位于开采的30米左右后，那么集中应力的强度将会逐渐削弱，如果在离开煤柱的30米前，那么集中应力的强度又将不断加强。第三，位于裂隙地带的煤柱，如果在实际的开采过程中，煤柱与上覆岩层的缝隙一起形成，那么扩大开采区域后，将导致岩层裂缝不断增多。第四，对于不同种类的煤柱，集中应力的程度与范围都不同，应力与压力的显现形式主要有以下三种：弱-强-弱、弱-强-弱-强-弱和弱-强-强-弱。第五，煤柱的类型与集中应力的程度会受扩散角的影响。第六，一般而言，每发生一次较大的动压响声，煤壁前方的直接顶都有可能会出现裂缝，当工作面位于此位置时，机道顶板发生“人”字劈形冒顶的概率也会提升。第七，当工作面出现断层、裂缝等问题时，煤柱集中应力的传递与扩散也将受到一定的影响。

3局部煤柱下安全采煤技术分析

3.1保持合理的柱距

局部煤柱在开采的过程中会受许多方面的影響，所以，为了使开采的效益得到保障，就要密切关注各个开采环节中的各项问题。第一，要严格控制煤柱间的距离。开采工作人员在开采过程中要保证煤柱支护的强度达到标准。一般情况下，需要维持0.37m左右。但如果只是一味地增强支护的密度，不仅会使用过多的柱梁，而且在一定程度上也增加了工作的难度。因此，为了加大保护的强度还可以在煤柱间建立约0.8m的钢梁，而钢梁的形状也有明确的规定。同时为了能在提高开采效率的同时简化开采难度，也可以将钢梁与贴帮柱相互连接起来。钢梁设置的间距一般在1.5m左右，为了保证一梁两柱的平衡，贴帮柱这两梁之间的设置数量需要达到2根或者2根以上，这样可以机道顶板在正常的环境下运行。

3.2留顶煤开采

留顶煤开采是局部煤柱实际开采过程中一个十分有效的方法，不仅能够解决部分煤柱直接顶质量指数偏低的情况，还能够提高局部煤柱安全采煤的效益。一方面，由于直接顶在煤柱集中应力的环境中很容易受外力的影响产生碎裂，导致机道出现冒顶现象。留顶煤开采方法的使用能够为支架与顶板提供一定的缓冲空间，有效减少直接顶碎裂带来的直接影响，而且还间接增强了煤顶的可塑性。另一方面，留顶煤开采还能够解决煤壁片帮等问题，主要是因为留煤顶具有粘结煤壁的积极功效。未留煤顶前，片帮一般出现的集中区域主要位于煤壁的中上部，这样直接顶也会由于过早暴露而未能受到支护。而在使用留顶煤开采方法后，片帮一般会堆积在煤壁的中下部，而且一般比较浅，这样可以使直接顶受到良好的支护。

3.3加强定线抬棚的使用质量

抬棚在煤炭开采过程中主要起到支护的作用，采煤工作人员在工作过程中一般规定的抬棚标准是50kN。为了加强定线抬棚的使用质量，提高煤柱安全采煤的经济效益，就需要提高抬棚的规定标准，将其提升至90kN。这样在增强支护强度的同时，还能够有效减少顶板由于沉降问题出现严重的剪切现象，有效维护机道顶板的安全。

参考文献

[1] 张淑坤，王来贵.局部薄弱煤柱影响下临近煤柱应力分布规律研究[J].广西大学学报（自然科学版），2017，42（01）：359-364.

[2] 张淑坤，王来贵.局部弱场控制下煤柱顶板结构破坏模拟研究[J].矿业安全与环保，2017，44（02）：98-101.