商晶志，付興玉，李鳳明，李宏艷，鄧志剛，趙善坤，李少剛

(1.吉林煤礦安全監(jiān)察局，吉林 長(zhǎng)春 130021；2.煤炭科學(xué)技術(shù)研究院有限公司，北京 100013；3.煤炭資源高效開采與潔凈利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(煤炭科學(xué)研究總院)，北京 100013)

房式采空區(qū)集中煤柱下動(dòng)載礦壓災(zāi)害防治技術(shù)

商晶志1，付興玉2,3，李鳳明2,3，李宏艷2,3，鄧志剛2,3，趙善坤2,3，李少剛2,3

(1.吉林煤礦安全監(jiān)察局，吉林 長(zhǎng)春 130021；2.煤炭科學(xué)技術(shù)研究院有限公司，北京 100013；3.煤炭資源高效開采與潔凈利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(煤炭科學(xué)研究總院)，北京 100013)

[摘要]針對(duì)神東礦區(qū)石圪臺(tái)煤礦31201工作面出上覆房式采空區(qū)集中煤柱期間的動(dòng)載礦壓?jiǎn)栴}，通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)及理論分析方法，結(jié)合動(dòng)載礦壓發(fā)生機(jī)理，研究了相應(yīng)的災(zāi)害防治技術(shù)。結(jié)果表明：出集中煤柱回采期間，超前支承壓力使具有有效支撐作用的集中煤柱及前方大面積小煤柱失穩(wěn)，失穩(wěn)煤柱覆巖運(yùn)動(dòng)使工作面覆巖受到動(dòng)載荷作用，破壞了工作面覆巖斷裂巖塊間形成結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，從而導(dǎo)致了動(dòng)載礦壓災(zāi)害的發(fā)生。據(jù)此認(rèn)為，避免工作面覆巖受到動(dòng)載荷作用是防治該類動(dòng)載礦壓災(zāi)害的關(guān)鍵，因此提出了以阻止、促進(jìn)房式采空區(qū)覆巖運(yùn)動(dòng)為思路的動(dòng)載礦壓災(zāi)害防治措施，以及各措施的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施技術(shù)要求，并研究了各措施現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施效果評(píng)價(jià)方式，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用后效果顯著。

[關(guān)鍵詞]房式采空區(qū)；集中煤柱；煤柱穩(wěn)定性；動(dòng)載荷；動(dòng)載礦壓；防治措施

神東礦區(qū)在開采初期多采用房式開采，采空區(qū)遺留有大量煤柱，包括寬度較大的隔離煤柱、護(hù)巷煤柱等集中煤柱及煤房中尺寸較小的小煤柱。下煤層工作面出上覆房式采空區(qū)集中煤柱期間易發(fā)生大量支架安全閥開啟、立柱急劇下縮等現(xiàn)象，且煤壁片幫嚴(yán)重?；谝酝鶎W(xué)者的研究，將工作面發(fā)生的該類強(qiáng)烈礦壓顯現(xiàn)稱為動(dòng)載礦壓災(zāi)害，該類災(zāi)害嚴(yán)重威脅著礦井的安全高效生產(chǎn)[1-3]。

一些學(xué)者[4-6]基于下煤層工作面出上覆長(zhǎng)壁采空區(qū)集中煤柱期間動(dòng)載礦壓發(fā)生機(jī)理，研究了其相應(yīng)的防治措施，就下煤層工作面出上覆房式采空區(qū)集中煤柱動(dòng)載礦壓?jiǎn)栴}，文獻(xiàn)[1]已結(jié)合神東礦區(qū)石圪臺(tái)煤礦的開采條件，對(duì)其發(fā)生機(jī)理進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明，下煤層工作面出上覆房式采空區(qū)集中煤柱期間，工作面頂板的斷裂、回轉(zhuǎn)導(dǎo)致上煤層具有有效支撐作用的集中煤柱寬度減小，超前支承壓力導(dǎo)致集中煤柱及其前方大面積小煤柱失穩(wěn)，失穩(wěn)煤柱覆巖的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致工作面上方煤層間巖層受到動(dòng)載荷作用，煤層間巖層斷裂巖塊形成的結(jié)構(gòu)失穩(wěn)后，誘發(fā)下煤層工作面動(dòng)載礦壓災(zāi)害的發(fā)生?；诜乐蝿?dòng)載礦壓的關(guān)鍵問題，文獻(xiàn)[1]對(duì)該類動(dòng)載礦壓防治措施進(jìn)行了初步研究，并取得了一定成效，但仍有待提出更全面的防治措施，且各防治措施對(duì)應(yīng)的技術(shù)要求及防治效果評(píng)價(jià)手段等問題仍有待進(jìn)一步研究，從而形成一套較完善且行之有效的防治技術(shù)。

本文以神東礦區(qū)石圪臺(tái)煤礦31201工作面為工程背景，結(jié)合文獻(xiàn)[1]研究成果，對(duì)下煤層工作面出上覆房式采空區(qū)集中煤柱期間動(dòng)載礦壓防治技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)地研究，并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，為同類礦井的安全開采提供技術(shù)支持。

1工程背景

神東礦區(qū)石圪臺(tái)煤礦目前主采煤層3-1煤平均采厚3.9m，近水平賦存，平均埋深110m，首采面31201工作面傾斜長(zhǎng)度311m，工作面支架額定工作阻力為18000kN，工作面上方38m位置為2-2煤房式采空區(qū)，采空區(qū)遺留有大量集中煤柱及小煤柱，2-2煤與3-1煤間賦存有1～2層關(guān)鍵層結(jié)構(gòu)[1]。31201工作面出上覆房式采空區(qū)集中煤柱期間發(fā)生多起動(dòng)載礦壓災(zāi)害，伴隨支架壓死、煤壁片幫嚴(yán)重等現(xiàn)象，嚴(yán)重威脅著礦井的安全高效生產(chǎn)。

2動(dòng)載礦壓機(jī)理

結(jié)合文獻(xiàn)[1]研究成果可知，下煤層工作面出房式采空區(qū)集中煤柱期間，工作面頂板的斷裂、回轉(zhuǎn)導(dǎo)致上方房式采空區(qū)集中煤柱斷裂，如圖1所示，具有有效支撐作用的集中煤柱寬度減小。若支承壓力作用下，斷裂線前集中煤柱全部處于塑性破壞區(qū)，該部分集中煤柱將失穩(wěn)，超前支承壓力轉(zhuǎn)移至前方小煤柱。對(duì)于采留尺寸相同的房式采空區(qū)，超前支承壓力峰值及應(yīng)力增高區(qū)作用下的小煤柱保持穩(wěn)定時(shí)臨界彈性核寬度公式為：

(1)

式中，a為上煤層采空區(qū)煤房及小煤柱尺寸；q為小煤柱所受等效載荷；[σm]為小煤柱壓縮應(yīng)力峰值。

圖1　出集中煤柱期間支承壓力分布

小煤柱不能滿足公式(1)要求時(shí)將失穩(wěn)，局部小煤柱的失穩(wěn)將導(dǎo)致其前方大面積小煤柱發(fā)生連鎖失穩(wěn)[7-8]，如圖2(a)所示。

圖2　煤柱失穩(wěn)后覆巖運(yùn)動(dòng)情況

圖2(a)中，煤柱失穩(wěn)后其上覆一定厚度的巖層冒落，工作面上方上煤層覆巖斷裂巖塊A1，A2，A3將隨前方失穩(wěn)煤柱覆巖共同運(yùn)動(dòng)，并對(duì)煤層間巖層產(chǎn)生動(dòng)載荷作用。當(dāng)煤層間距不大、僅1～2層關(guān)鍵層時(shí)，動(dòng)載荷將導(dǎo)致煤層間上位關(guān)鍵層失穩(wěn)，進(jìn)而導(dǎo)致下位關(guān)鍵層失穩(wěn)，下煤層覆巖結(jié)構(gòu)如圖2(b)所示，此時(shí)支架工作阻力

F=BγL1(H1+H2)

(2)

式中，B為支架寬度；γ為冒落覆巖平均容重；L1為出集中煤柱回采時(shí)平均來壓步距；H1為上煤層冒落覆巖厚度；H2為煤層間巖層厚度。

若工作面支架不能滿足支護(hù)要求，將導(dǎo)致動(dòng)載礦壓災(zāi)害的發(fā)生，伴隨支架壓死等現(xiàn)象。

公式(2)中，支架將承擔(dān)煤層間巖層及上煤層冒落覆巖的重量，顯然支架受力較大?，F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，石圪臺(tái)煤礦出集中煤柱回采發(fā)生動(dòng)載礦壓災(zāi)害期間，工作面多個(gè)支架瞬間壓力超過31440kN。由此可知，單純提高支架額定工作阻力難以避免該類動(dòng)載礦壓災(zāi)害的發(fā)生，有必要對(duì)其防治技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)地研究。

3防治技術(shù)

結(jié)合以上分析可知，下煤層工作面出上覆房式采空區(qū)集中煤柱期間，上煤層煤柱失穩(wěn)后，工作面上方上煤層覆巖隨其前方失穩(wěn)煤柱冒落覆巖共同運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致煤層間巖層受到動(dòng)載荷作用，是誘發(fā)工作面發(fā)生動(dòng)載礦壓的關(guān)鍵因素，因此防治該類動(dòng)載礦壓災(zāi)害的重點(diǎn)是消除工作面上方煤層間巖層承受的動(dòng)載荷作用。基于此，提出了以阻止、促進(jìn)房式采空區(qū)覆巖運(yùn)動(dòng)為思路的災(zāi)害防治措施。

3.1房式采空區(qū)充填

結(jié)合動(dòng)載礦壓發(fā)生機(jī)理可知，若能采取相應(yīng)措施使得下煤層工作面回采期間，房式采空區(qū)集中煤柱及前方大面積小煤柱均保持穩(wěn)定，房式采空區(qū)覆巖斷裂巖塊將可以形成穩(wěn)定承載結(jié)構(gòu)，煤層間巖層也將不會(huì)受到上覆動(dòng)載荷作用，因而可以有效地避免下煤層工作面動(dòng)載礦壓災(zāi)害的發(fā)生。充填房式采空區(qū)可以滿足這一要求，這一措施是從阻止房式采空區(qū)覆巖運(yùn)動(dòng)的角度考慮的。

充填房式采空區(qū)后，采空區(qū)煤柱穩(wěn)定性增強(qiáng)，下煤層工作面回采期間，上煤層覆巖能形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，對(duì)下煤層工作面產(chǎn)生保護(hù)作用，從而避免了動(dòng)載礦壓災(zāi)害的發(fā)生。

3.2集中煤柱爆破

房式采空區(qū)下回采時(shí)，若房式采空區(qū)集中煤柱及前方大面積小煤柱已提前失穩(wěn)，且其覆巖逐步壓實(shí)，上煤層失穩(wěn)煤柱覆巖斷裂巖塊間形成具有一定承載能力的鉸接關(guān)系[9]，此時(shí)回采下煤層工作面，工作面上方煤層間巖層將不會(huì)受到煤柱失穩(wěn)引起的動(dòng)載荷作用，從而避免動(dòng)載礦壓災(zāi)害的發(fā)生。爆破集中煤柱措施即可滿足該要求，通過爆破措施促進(jìn)集中煤柱失穩(wěn)，并利用支承壓力促進(jìn)前方小煤柱失穩(wěn)，從而促進(jìn)煤柱覆巖提前運(yùn)動(dòng)。該措施是從促進(jìn)上部房式采空區(qū)覆巖運(yùn)動(dòng)的角度考慮的。

根據(jù)鉆孔裝藥方式不同，集中煤柱爆破可分為井下爆破及地表鉆孔爆破，爆破的目的是促使房式采空區(qū)煤柱覆巖提前垮落，從而抑制動(dòng)載礦壓災(zāi)害的發(fā)生。

3.3技術(shù)要求

以上兩種防治措施均是從控制動(dòng)載礦壓的重點(diǎn)問題出發(fā)提出的，但進(jìn)一步結(jié)合該重點(diǎn)問題可知，要達(dá)到較好的防治效果，各措施在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施時(shí)應(yīng)達(dá)到一定的技術(shù)要求。

3.3.1充填采空區(qū)

充填房式采空區(qū)后可提高煤柱的穩(wěn)定性，繼而阻止動(dòng)載礦壓災(zāi)害的發(fā)生。若采空區(qū)充填效果較差，則采空區(qū)煤柱穩(wěn)定性較差，下煤層工作面回采期間，支承壓力仍易導(dǎo)致煤柱失穩(wěn)，進(jìn)而誘發(fā)下煤層工作面動(dòng)載礦壓災(zāi)害的發(fā)生。因此采取充填措施時(shí)，應(yīng)保證采空區(qū)充填較充分，從而保證采空區(qū)煤柱穩(wěn)定性較高。

3.3.2爆破集中煤柱

3.3.2.1爆破應(yīng)充分

采取爆破集中煤柱措施時(shí)，若煤柱爆破不充分，部分集中煤柱及小煤柱將保持穩(wěn)定，下煤層工作面回采導(dǎo)致上煤層穩(wěn)定的煤柱失穩(wěn)后，煤層間巖層仍將受到動(dòng)載荷作用，仍將導(dǎo)致動(dòng)載礦壓災(zāi)害的發(fā)生。

3.3.2.2留設(shè)合理的安全距離

出上煤層前一個(gè)集中煤柱后，集中煤柱前方大面積小煤柱已失穩(wěn)，在本集中煤柱附近，由于集中煤柱的支撐作用使后方部分小煤柱仍保持穩(wěn)定。因此，工作面在進(jìn)集中煤柱前將依次經(jīng)過小煤柱超前失穩(wěn)區(qū)、小煤柱穩(wěn)定區(qū)，如圖3所示。

圖3　爆破集中煤柱時(shí)工作面安全位置

圖3中，集中煤柱經(jīng)爆破失穩(wěn)后，將引起其前后方小煤柱失穩(wěn)。若此時(shí)工作面位于小煤柱穩(wěn)定區(qū)內(nèi)，或者工作面上方房式采空區(qū)覆巖未充分回轉(zhuǎn)、未壓實(shí)，小煤柱覆巖的運(yùn)動(dòng)仍會(huì)使工作面上方煤層間巖層受到動(dòng)載荷作用。因此集中煤柱經(jīng)爆破失穩(wěn)時(shí)，工作面應(yīng)處于小煤柱失穩(wěn)區(qū)下，且工作面上方上煤層覆巖已充分回轉(zhuǎn)、基本壓實(shí)，工作面與集中煤柱間應(yīng)滿足一定的安全距離

D0≥d+(2～4)L

(3)

式中，d為集中煤柱后方保持穩(wěn)定小煤柱寬度；L為小煤柱基本頂斷裂巖塊長(zhǎng)度。

由于前方大面積小煤柱超前失穩(wěn)后地表產(chǎn)生的多數(shù)裂隙滯后小煤柱失穩(wěn)位置，取一定的安全系數(shù)，d可取地表多數(shù)裂隙發(fā)育位置的前端與集中煤柱的距離，安全距離多取(2～4)L是為保證集中煤柱爆破失穩(wěn)時(shí)工作面上方上煤層覆巖已充分回轉(zhuǎn)、基本壓實(shí)。

3.3.2.3失穩(wěn)煤柱覆巖壓實(shí)后進(jìn)行下煤層回采

上煤層煤柱失穩(wěn)后，若失穩(wěn)煤柱覆巖未充分壓實(shí)，巖塊間不能形成一定的鉸接關(guān)系，若此時(shí)下煤層工作面在失穩(wěn)煤柱下回采，工作面上方煤層間巖層將受到一定的動(dòng)載荷作用。因此，應(yīng)在上煤層煤柱失穩(wěn)一段時(shí)間、失穩(wěn)煤柱覆巖基本壓實(shí)后，再進(jìn)行下煤層的回采。

3.4實(shí)施效果評(píng)價(jià)方式

現(xiàn)場(chǎng)采取防治措施后，應(yīng)采取一定的監(jiān)測(cè)手段，以分析其現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施效果，主要分析以下兩個(gè)方面：評(píng)價(jià)防治措施是否達(dá)到了相應(yīng)的技術(shù)要求，評(píng)價(jià)防治措施對(duì)動(dòng)載礦壓的防治效果。

3.4.1技術(shù)要求評(píng)價(jià)方式

對(duì)于充填措施，應(yīng)保證采空區(qū)充填較充分，主要監(jiān)測(cè)采動(dòng)影響時(shí)充填后的采空區(qū)煤柱是否保持穩(wěn)定，可通過地表裂隙及地表下沉監(jiān)測(cè)實(shí)現(xiàn)。若地表未產(chǎn)生超前裂隙，工作面前方對(duì)應(yīng)地表未發(fā)生較大范圍的運(yùn)動(dòng)，則說明煤柱保持較好的穩(wěn)定性。

對(duì)于爆破集中煤柱措施，可采用地表裂隙監(jiān)測(cè)、地表下沉監(jiān)測(cè)、地表鉆孔多點(diǎn)位移計(jì)監(jiān)測(cè)等手段研究煤柱是否爆破較充分，若集中煤柱及其前方小煤柱上方對(duì)應(yīng)地表有裂隙發(fā)育、地表有明顯下沉，煤柱覆巖中多點(diǎn)位移計(jì)有明顯變化，則說明煤柱已充分失穩(wěn)；對(duì)于安全距離的合理性，可以通過地表鉆孔多點(diǎn)位移計(jì)、井下礦壓監(jiān)測(cè)等手段進(jìn)行研究，若煤柱經(jīng)爆破失穩(wěn)時(shí)，工作面上方上煤層覆巖中多點(diǎn)位移計(jì)無明顯變化，工作面支架阻力增幅較小，未發(fā)生煤壁嚴(yán)重片幫、安全閥開啟等現(xiàn)象，則說明留設(shè)的安全距離合理；保證失穩(wěn)煤柱覆巖已充分壓實(shí)后再進(jìn)行下煤層工作面回采，是為了避免下煤層工作面產(chǎn)生動(dòng)載現(xiàn)象，這一點(diǎn)可以直接通過下煤層工作面在失穩(wěn)煤柱下回采期間礦壓顯現(xiàn)情況進(jìn)行驗(yàn)證，因此現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施時(shí)無需采用相應(yīng)的監(jiān)測(cè)手段，只需在煤柱失穩(wěn)一段時(shí)間后再進(jìn)行下煤層回采即可。

3.4.2防治效果評(píng)價(jià)方式

在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施的防治措施達(dá)到以上技術(shù)要求后，可通過井下礦壓監(jiān)測(cè)對(duì)其防治效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。若下煤層在房式采空區(qū)下回采期間未發(fā)生明顯的動(dòng)載礦壓災(zāi)害，則說明防治措施實(shí)現(xiàn)了較好的防治效果。

4工程應(yīng)用

4.1防治措施優(yōu)選

神東礦區(qū)石圪臺(tái)煤礦距31201工作面切眼1100m位置的上部房式采空區(qū)留有一條寬14m的集中煤柱，為了保證下煤層工作面的安全回采，需采取有效的防治措施。

采用充填措施時(shí)，需向上煤層采空區(qū)打鉆孔進(jìn)行充填，由于房式采空區(qū)面積較大，所需充填體較多，鉆孔及充填工程量巨大。采取爆破措施時(shí)，集中煤柱應(yīng)力集中程度較大，集中煤柱鉆孔不易鉆進(jìn)。對(duì)于較寬的集中煤柱，要使集中煤柱達(dá)到較好的爆破效果，需設(shè)炮眼數(shù)目較多。相比地表鉆孔爆破方式，井下鉆孔爆破集中煤柱時(shí)鉆孔工程量較小；從費(fèi)用上說，井下爆破集中煤柱費(fèi)用明顯小于充填采空區(qū)費(fèi)用。由于集中煤柱寬度較小，且煤層層間距不大，綜合考慮現(xiàn)場(chǎng)工程量及成本等問題，在石圪臺(tái)煤礦選用井下爆破集中煤柱的防治措施。

在工作面偏機(jī)頭側(cè)，集中煤柱后方小煤柱穩(wěn)定性較好，d平均為50m；在工作面偏機(jī)尾側(cè)，集中煤柱后方小煤柱已基本失穩(wěn)，d≈0。L取工作面在小煤柱失穩(wěn)區(qū)下回采時(shí)的平均來壓步距15m。由于現(xiàn)場(chǎng)條件的限制，最終取d=30m對(duì)集中煤柱實(shí)施爆破。

4.2現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施效果評(píng)價(jià)

4.2.1現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)要求評(píng)價(jià)

為分析煤柱覆巖運(yùn)動(dòng)情況，從集中煤柱及其前方30m小煤柱對(duì)應(yīng)地表向巖層內(nèi)部打鉆孔并分別布置多點(diǎn)位移計(jì)S3,S4，以分析爆破后煤柱失穩(wěn)情況，每個(gè)鉆孔布置8個(gè)測(cè)點(diǎn)，各測(cè)點(diǎn)均位于2-2煤以上。集中煤柱爆破后，其監(jiān)測(cè)結(jié)果如圖4所示。從圖4中可以看出，爆破集中煤柱后，集中煤柱覆巖及其前方小煤柱覆巖均發(fā)生運(yùn)動(dòng)，同時(shí)地表觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，集中煤柱對(duì)應(yīng)地表產(chǎn)生大量超前裂隙，且集中煤柱及其前方小煤柱對(duì)應(yīng)地表產(chǎn)生明顯下沉，這說明經(jīng)爆破措施后，集中煤柱及其前方小煤柱均已失穩(wěn)。

圖4　集中煤柱處多點(diǎn)位移計(jì)監(jiān)測(cè)曲線

集中煤柱經(jīng)爆破失穩(wěn)時(shí)，工作面所處位置偏機(jī)尾側(cè)對(duì)應(yīng)地表布置有多點(diǎn)位移計(jì)S2，內(nèi)部測(cè)點(diǎn)布置情況與S3測(cè)點(diǎn)相同，監(jiān)測(cè)結(jié)果見圖5。從圖5中可以看出，在爆破集中煤柱前，工作面偏機(jī)尾側(cè)上方2-2煤覆巖已產(chǎn)生較大的運(yùn)動(dòng)，集中煤柱失穩(wěn)時(shí)，工作面上方2-2煤覆巖無明顯運(yùn)動(dòng)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)礦壓顯現(xiàn)監(jiān)測(cè)結(jié)果，集中煤柱失穩(wěn)時(shí)工作面偏機(jī)尾側(cè)支架壓力較弱，偏機(jī)頭側(cè)來壓相對(duì)較強(qiáng)，這說明爆破前工作面偏機(jī)尾側(cè)上方2-2煤覆巖已回轉(zhuǎn)較充分且基本壓實(shí)，留設(shè)的安全距離對(duì)工作面偏機(jī)尾側(cè)合理，而對(duì)偏機(jī)頭側(cè)相對(duì)較小。由此可知，留設(shè)式(3)所述安全距離這一措施是合理的。

圖5　S2 鉆孔多點(diǎn)位移計(jì)監(jiān)測(cè)曲線

4.2.2現(xiàn)場(chǎng)防治效果評(píng)價(jià)

2-2煤煤柱經(jīng)爆破失穩(wěn)一段時(shí)間后，進(jìn)行下方31201工作面回采，工作面在失穩(wěn)煤柱下回采期間礦壓顯現(xiàn)如圖6所示，其中失穩(wěn)集中煤柱下回采期間支架最大阻力約為15000kN，失穩(wěn)小煤柱下回采期間支架最大阻力約為18000kN，均遠(yuǎn)小于動(dòng)載礦壓災(zāi)害發(fā)生時(shí)支架載荷。井下礦壓監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，出集中煤柱回采期間下煤層工作面僅有少量支架出現(xiàn)安全閥開啟及立柱的小量下縮等現(xiàn)象。以上監(jiān)測(cè)結(jié)果說明，下煤層工作面在失穩(wěn)集中煤柱及小煤柱下回采期間，上煤層失穩(wěn)煤柱覆巖已基本壓實(shí)，且斷裂巖塊間形成了具有一定承載能力鉸接關(guān)系，可以有效地避免房式采空區(qū)下回采期間動(dòng)載礦壓災(zāi)害的發(fā)生。由于集中煤柱具有一定寬度，失穩(wěn)后松散煤體對(duì)覆巖仍具有一定的支撐能力，覆巖斷裂巖塊易形成更穩(wěn)定的鉸接結(jié)構(gòu)，因而失穩(wěn)集中煤柱回采礦壓顯現(xiàn)相對(duì)較小。

圖6　出失穩(wěn)集中煤柱礦壓顯現(xiàn)

5結(jié)論

(1)出上覆房式采空區(qū)集中煤柱期間，支承壓力導(dǎo)致房式采空區(qū)斷裂線前集中煤柱及前方大面積小煤柱發(fā)生失穩(wěn)，工作面上方上煤層覆巖隨前方失穩(wěn)煤柱覆巖運(yùn)動(dòng)，并對(duì)煤層間巖層產(chǎn)生動(dòng)載荷作用，破壞了煤層間巖層形成承載結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，從而誘發(fā)了下煤層動(dòng)載礦壓災(zāi)害的發(fā)生。

(2)結(jié)合動(dòng)載礦壓災(zāi)害發(fā)生機(jī)理，從避免工作面上方煤層間巖層受到動(dòng)載荷作用出發(fā)，分別提出了充填房式采空區(qū)及爆破房式采空區(qū)集中煤柱兩種防治措施，分別提出了各措施的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施技術(shù)要求，并研究了各措施現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施效果評(píng)價(jià)方式。

(3)根據(jù)神東礦區(qū)石圪臺(tái)煤礦的開采條件，為避免動(dòng)載礦壓災(zāi)害的發(fā)生，選用井下爆破集中煤柱的措施，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果顯著。

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[責(zé)任編輯：潘俊鋒]

Disaster Prevention of Dynamic Loading Mine Pressure under Central Coal Pillar with Room Goaf

SHANG Jing-zhi1，F(xiàn)U Xing-yu2，3，LI Feng-ming2，3，LI Hong-yan2，3，DENG Zhi-gang2，3，ZHAO Shan-kun2，3，LI Shao-gang2，3

(1.Jilin Administration of Coal Mine Safety，Changchun 130021，China；2.China Coal Research Institute；Beijing 100013，China；3.State Key Laboratory of Coal Resources High Efficient Mining & Clean Utilization (China Coal Research Institute)，Beijing 100013，China)

Abstract：In order to solving the dynamic loading mine pressure of central coal pillar in room goaf of 31201 working face of Shigetai coal mine of Shendong mine distract，on the basis of filed testing and theory analysis，and with occurrence mechanism of dynamic loading mining pressure，corresponding disaster prevention technology was studied.The results showed that central coal pillar and large amount small pillar ahead failed as abutment supporting pressured during mining period of central coal pillar，and overlying strata of working face was influenced by dynamic loading as instability coal pillar，the structural stability that formed by fractured rock blocks in overlying strata was destroyed，then dynamic loading mine pressure disaster appeared.So avoid dynamic loading was key point to prevention similar disaster of dynamic loading mine pressure.And then dynamic loading mine pressured prevention methods was put forward，which thinking is overlying strata of room goaf movement was prevented and promoted，and all other filed practical technologies，all kinds of filed practical results was evaluated，filed practical results is remarkable.

Key words：room goaf；central coal pillar；pillar stability；dynamic loading；dynamic mine pressure；prevention method

[收稿日期]2015-11-23[DOI]10.13532/j.cnki.cn11-3677/td.2016.03.030

[基金項(xiàng)目]國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(51174112)；國(guó)家自然科學(xué)基金青年基金項(xiàng)目(51404140)

[作者簡(jiǎn)介]商晶志(1962-)，男，遼寧鞍山人，碩士，高級(jí)工程師，主要從事煤礦安全工作。

[中圖分類號(hào)]TD323

[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A

[文章編號(hào)]1006-6225(2016)03-0112-05

[引用格式]商晶志，付興玉，李鳳明，等.房式采空區(qū)集中煤柱下動(dòng)載礦壓災(zāi)害防治技術(shù)[J].煤礦開采，2016，21(3)：112-116.