秦學軍

摘要：文章依據(jù)中小煤礦對長壁留煤柱法的運用，對開采方法的關鍵技術進行了分析，有效防治了隔離區(qū)的災害垮落，從而對淺埋薄基巖的開采中的災害進行預防。

關鍵詞：中小煤礦；淺埋薄基巖；長壁留煤柱

中圖分類號：TD323文獻標識碼：A文章編號：1009-2374（2012）22-0130-03

在煤礦的開采中，頂板的危害是最為嚴重的。其中中小煤礦在開采過程中發(fā)生的頂板垮落是因為薄基巖的整體切落而形成的。其在采空區(qū)保留支撐煤柱，由此頂板形成大面積懸露，從而造成頂板的垮落。實踐證明，必須對中小煤礦的留煤柱支撐方法進行研究，預防災變，依據(jù)防災技術，才能防治淺埋薄基巖下開采而形成的災害。

1淺埋薄基巖煤層開采的災害類型

1.1頂板災害

由于特殊的埋藏條件，淺埋薄基巖開采與普通埋藏條件的煤層開采相比，有著較大差別的礦壓顯現(xiàn)規(guī)律，其基本特點為：基巖的厚度較薄，工作面上覆巖層只有裂隙帶和跨落帶。開采煤層之后，頂板巖層形成的破斷角非常大，從而引起臺階的下沉，大面積切頂事故也會因此時有發(fā)生；作為工作面頂板，一般為單一關鍵層，如果頂板出現(xiàn)斷裂，砌體梁結構就會非常不穩(wěn)定，易出現(xiàn)動載現(xiàn)象；頂板的破斷容易對地表造成影響，其松散的上覆層會形成附加荷載，由于支架受到較大的荷載，因而容易被壓垮并造成壓塌事故；來壓步距非常的小，且強度很大，基巖厚度對來壓的影響也較大。

1.2潰水潰沙災害

如果礦區(qū)的基巖上部為厚松散沙層，且富含潛水，開采煤層后，淺水層就會與水裂隙帶相通，破斷后的基巖會形成切落并回轉，此時水沙流動通道就會有所形成。若潛水順著通道下流，而松散沙運動正好以此作為自身的動力，就會與覆蓋的沙土混合液共同進入工作面，導致潰水潰沙災害的形成。潰水潰沙災害的發(fā)生因素有：松散沙層有較大含水量，松散沙層位于潛水層下部；開采煤層造成水裂隙帶的較高高度，從而與潛水層相通；基巖破斷后不易形成穩(wěn)定結構，基巖厚度對水裂隙帶的高度也有一定的影響；含水層的高度會對水流的攜沙能力造成影響。

2長壁留煤柱法的災害防治機理

2.1長壁留煤柱法的防災特征

2.1.1局部冒頂?shù)念A防。保證生產的安全是煤礦采煤方法的重要實踐意義，而長壁留煤柱法對長壁布置進行采用，且在作業(yè)區(qū)有支架設置。沒有支護的區(qū)域，工人是不得進入的，這也有效地預防了頂板局部的冒落。

2.1.2跨區(qū)域垮落的預防。在煤礦的開采過程中，最重大的災害為大面積頂板垮落，對小區(qū)域隔離進行采用，對大面積頂板垮落進行防治，是目前中小煤礦采煤慣用的方法之一，采出率在小區(qū)域內為88.9%，可與長壁的采出率相比。

2.2長壁留煤柱法的關鍵技術

長壁留煤柱法的關鍵技術是對兩種性質的煤柱進行的區(qū)分，一是區(qū)內煤柱，二是區(qū)間的隔離煤柱。其中，區(qū)域煤柱指小區(qū)域開采期間暫時保留的煤柱，對作業(yè)區(qū)的頂板安全進行了保障；隔離煤柱指小區(qū)域內保留的煤柱，對工作區(qū)和采空區(qū)進行隔離，這樣，即使采空區(qū)的頂板垮落，也不會對工作區(qū)造成任何影響。當一個小區(qū)在開采完成之后，在隔離煤柱隔離的情況下，在進行下一個小區(qū)的開采時，煤柱在小區(qū)內可失穩(wěn)破壞，即無災害垮落。整體說來，長壁留煤柱法的關鍵技術就是對兩種煤柱的設計和處理。

3長壁留煤柱法進行開采時的頂板災害的力學分析

3.1開采時圍巖運動破壞的分析

3.1.1在隔離區(qū)進行開采時，頂板、煤柱為彈性變形階段，由于工作的不斷推進，頂板的懸露面積會不斷增大，煤柱壓縮，增大了頂板的下沉量。若工作面推進70m左右時，煤柱下縮1/4，即表明煤柱變形，且超過了一般塑性變形，此時開采區(qū)域頂板的裂隙則不斷增大。

3.1.2當煤柱變形增大時，就會增加頂板的下沉量，兩者在相互作用的情況下，頂板的裂隙轉變?yōu)榱芽p的貫通，之后形成一個脫離于原巖體的隔離體，即形成六面體，而六面體的形成則是垮落的發(fā)生條件。

3.1.3形成六面體后，其全部重量對支撐它的煤柱群進行作用，增大了煤柱的載荷，使煤柱垮塌，頂板表開始整體垮落，之后，在區(qū)域隔離煤柱外進行下一個區(qū)域的開采。

3.2“頂板-煤柱”相互作用下的災害過程

3.2.1煤柱體的強度在特定的開采區(qū)域內較大，由于煤柱并未被破壞，煤柱支撐的頂板就不會形成六面體，形成幾個區(qū)域卻不會發(fā)生垮落，但卻有大面積垮落的危險。

3.2.2若煤柱體強度較小，隔離區(qū)開采還未結束時，煤柱支撐的頂板就會形成面積小于隔離區(qū)的六面體，對有限煤柱群進行垮壓，促成大面積垮落，這樣的災害帶來的危害非常嚴重，在開采區(qū)域發(fā)生時，還會沿著煤壁切落，對人員的生命安全造成嚴重威脅。

4大型頂板事故的防止體系

對于長壁留煤柱開采方法在中小煤礦中的應用，其技術目標是對大型頂板事故的預防，以有效減輕礦區(qū)事故的災害，促使隔離小區(qū)域的正?？迓洌⒂行П苊獯蠓秶迓湓诳绺綦x區(qū)的形成，來保證采區(qū)的正常作業(yè)。而礦區(qū)災害防治的關鍵技術是對不同性質煤柱的合理設計的區(qū)分進行識別，只有掌握兩種煤柱的設計方案，才能掌控防災體系的設計核心。通過對長壁留煤柱開采方法在中小型煤礦應用的有效研究，我們可以提出一種有效防治大型頂板事故的防災體系，即設計、確定、監(jiān)測、識別、措施。就中小煤礦開采方式的合理選擇，可有三種較為適宜的開采方式，其中包括：長壁布置、小區(qū)域隔離、在區(qū)內實施留煤柱支撐法進行采煤；長壁布置、小區(qū)域隔離、實施條帶煤柱進行采煤；長壁布置、小區(qū)域隔離、實施條帶煤柱放頂進行采煤。而這三種方法的有效應用需要關鍵的技術參數(shù)與評價指標作為實施依據(jù)，其中包括：區(qū)內支撐煤柱參數(shù)、破壞適時性評價；開采區(qū)域尺寸、生產指標；隔離煤柱的寬度、穩(wěn)定性；采取“煤柱-頂板”的相互作用；頂板災害的防治評價。通過各項指標和參數(shù)的綜合性分析，可促成頂板災害預計的評價體系。在評價體系當中，最為主要的三方面組成了體系的整體結構，對采取的大面積垮落、冒頂、局部冒頂進行整體評價。另外，要對礦區(qū)隔離區(qū)內“煤柱-頂板”的變形破壞、頂板破壞隔離體的形成一級頂板垮落的信息必須有所了解，這一信息的重要反饋也是促使礦區(qū)對災害識別的有效手段。從整體而言，中小煤礦的防災措施一般分為兩個內容：一是針對危險性的災變，實施可行的措施，以有效消除災變對礦區(qū)開采的危害指數(shù)；二是難以消除災變的危害時，應對發(fā)生的災害進行相應措施的處理。但所有步驟的實施還要依據(jù)煤層及圍巖地質和工程地質的具體調查情況，才能根據(jù)相應條件進行合理控制，進而有效促使災害防治的良好設計，使得災害得到最大限度的防治。

5結語

總而言之，對于中小煤礦在淺埋薄基巖下的開采，長壁留煤柱法的開采是比較適用的。其中不同性質煤柱的區(qū)分是長壁留煤柱采煤法的關鍵技術，這當中包括區(qū)內和區(qū)域間的隔離煤柱。而針對淺埋薄基巖下進行開采而形成的災害防治，則需有效技術措施的設計、選擇、處理、運用，構建防止大型頂板事故的有效體系，才能促進煤礦開采災害的有效預防。

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