工作面上覆煤柱载荷及煤柱爆破效果分析

毛金峰

(新疆工程学院矿业工程与地质学院，新疆 乌鲁木齐 830023)

0 引 言

神府矿区煤层群埋藏较浅，由于技术条件和环境保护的限制在开采过程中遗留了较多煤柱，随着该矿区部分煤矿浅部煤炭资源的枯竭，煤矿开采逐渐向煤层群的下部转移[1]，受煤层群内上下煤层间距离较小等因素影响，下部煤层在煤柱下开采过程中极易产生冒顶、压架等煤岩动力灾害，给矿井安全生产带来安全隐患[2-4]。国外众多学者对残留煤柱的稳定性进行了较为广泛的研究，SALAMON等[5]关于残留煤柱强度的研究成果对南非煤矿的安全生产起到了重要作用；两切宽剁法(two-split wide-stall method)在浅埋煤层开采过程中提高了煤柱的稳定性和煤炭资源的回采率[6-7]；WILSON[8]提出的两区约束理论(或渐进破坏理论)综合考虑了煤柱两侧采空区的宽度、煤柱宽度、开采深度等因素，提出了不同条件下的煤柱载荷计算公式，该方法得到了广泛应用；国内对于条带开采的研究中，煤柱载荷计算多采用仅考虑覆岩自重应力场的有效面积法[9]，该方法认为各煤柱强度相等，承担相同的载荷，煤柱载荷是在煤柱影响区域内的固定载荷[10]，提出了采空区矸石不承载条件下的煤柱载荷计算公式；当采空区冒落的矸石具有一定的承载能力时，则有计算采空区矸石承载能力的方法[9-10]。近年来，基于非线性理论的尖点突变模型提出了条带煤柱破坏失稳的必要条件以及影响因素[11]。当前，针对上覆残留煤柱的集中应力对下部煤层工作面回采的影响已经开展了较为深入的研究，并针对工作面过上覆煤柱时可能发生的围岩动力灾害提出了如煤柱爆破[12]、注浆注砂充填采空区[13]等防治措施。……