工作面采出遗留煤柱压架机理与治理措施

姚志红，张飞腾，张永强，，伊文港

（1.神东天隆集团 霍洛湾煤矿，内蒙古 鄂尔多斯017200；2.中国矿业大学 矿业工程学院，江苏 徐州221116）

神东矿区采用煤层群下行开采技术，与单一煤层开采相比，其回采难度和风险更大[1-3]。在工作面推进过程中，往往会面临顶板、水、有害气体等灾害防治问题[4-7]。在上层煤存在遗留的集中保护煤柱时，工作面采出煤柱时存在严重的安全风险[1,4-8]：①煤柱受上方厚硬顶板支撑应力对下层煤工作面及回采巷道形成较大的应力集中；②受采空区、煤柱、顶板的影响，煤柱支承应力与下层工作面顶板运动垮落形成叠加，造成顶板局部突然切顶垮落；③应力集中引起大面积煤柱失去支撑能力，引发冲击矿压，导致综采工作面切顶压架灾害。据不完全统计，神东矿区自2007 年以来已累计发生出煤柱压架事故例10起以上[10-13]，煤柱压架事故成为影响矿区安全生产的主要难题之一。

工作面上方存在遗留煤柱时，其强矿压问题存在3 个主控环节[14]：施载体（遗留煤柱上方顶板）、过渡体（遗留煤柱和层间岩层）、承载体（工作面和液压支架）。在施载体方面，鞠金峰[10,14]采用提前超前爆破遗留煤柱上方顶板、煤柱边界预掘空巷等，破坏块体铰接砌体梁使其提前失稳，从而降低工作面过煤柱期间的动载冲击风险；在过渡体方面，付兴玉[15]提出提前爆破上覆集中煤柱的防治措施，确定了爆破时工作面与集中煤柱间应满足的安全距离，在现场应用效果显著；在承载体方面，杨俊哲[16]使用水力压裂技术处理层间顶板，超前弱化岩体、治理遗留煤柱下方的应力集中问题，压裂后的工作面顶板来压步距、动载系数、最高压力均有降低；……