淺埋薄基巖下煤礦開采災(zāi)害防治.doc

淺埋薄基巖下煤礦開采災(zāi)害防治探析摘要：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(guān)鍵技術(shù)進行了分析，有效防治了隔離區(qū)的災(zāi)害垮落，從而對淺埋薄基巖的開采中的災(zāi)害進行預(yù)防。關(guān)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(biāo)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(yán)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(yù)防災(zāi)變，依據(jù)防災(zāi)技術(shù)，才能防治淺埋薄基巖下開采而形成的災(zāi)害。1淺埋薄基巖煤層開采的災(zāi)害類型1.1頂板災(zāi)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(guān)鍵層，如果頂板出現(xiàn)斷裂，砌體梁結(jié)構(gòu)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(zāi)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(zhuǎn)，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(dǎo)致潰水潰沙災(zāi)害的形成。潰水潰沙災(zāi)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(jié)構(gòu)，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(zāi)害防治機理2.1長壁留煤柱法的防災(zāi)特征2.1.1局部冒頂?shù)念A(yù)防。保證生產(chǎn)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(shè)置。沒有支護的區(qū)域，工人是不得進入的，這也有效地預(yù)防了頂板局部的冒落。2.1.2跨區(qū)域垮落的預(yù)防。在煤礦的開采過程中，最重大的災(zāi)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(nèi)為88.9%，可與長壁的采出率相比。2.2長壁留煤柱法的關(guān)鍵技術(shù)長壁留煤柱法的關(guān)鍵技術(shù)是對兩種性質(zhì)的煤柱進行的區(qū)分，一是區(qū)內(nèi)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(nèi)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(dāng)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(nèi)可失穩(wěn)破壞，即無災(zāi)害垮落。整體說來，長壁留煤柱法的關(guān)鍵技術(shù)就是對兩種煤柱的設(shè)計和處理。3長壁留煤柱法進行開采時的頂板災(zāi)害的力學(xué)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(dāng)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(zhuǎn)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(zāi)害過程3.2.1煤柱體的強度在特定的開采區(qū)域內(nèi)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(jié)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(zāi)害帶來的危害非常嚴(yán)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(yán)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(yīng)用，其技術(shù)目標(biāo)是對大型頂板事故的預(yù)防，以有效減輕礦區(qū)事故的災(zāi)害，促使隔離小區(qū)域的正?？迓?，并有效避免大范圍垮落在跨隔離區(qū)的形成，來保證采區(qū)的正常作業(yè)。而礦區(qū)災(zāi)害防治的關(guān)鍵技術(shù)是對不同性質(zhì)煤柱的合理設(shè)計的區(qū)分進行識別，只有掌握兩種煤柱的設(shè)計方案，才能掌控防災(zāi)體系的設(shè)計核心。通過對長壁留煤柱開采方法在中小型煤礦應(yīng)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(zāi)體系，即設(shè)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(nèi)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(yīng)用需要關(guān)鍵的技術(shù)參數(shù)與評價指標(biāo)作為實施依據(jù)，其中包括：區(qū)內(nèi)支撐煤柱參數(shù)、破壞適時性評價；開采區(qū)域尺寸、生產(chǎn)指標(biāo)；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(zāi)害的防治評價。通過各項指標(biāo)和參數(shù)的綜合性分析，可促成頂板災(zāi)害預(yù)計的評價體系。在評價體系當(dāng)中，最為主要的三方面組成了體系的整體結(jié)構(gòu)，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(nèi)“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(zāi)害識別的有效手段。從整體而言，中小煤礦的防災(zāi)措施一般分為兩個內(nèi)容：一是針對危險性的災(zāi)變，實施可行的措施，以有效消除災(zāi)變對礦區(qū)開采的危害指數(shù)；二是難以消除災(zāi)變的危害時，應(yīng)對發(fā)生的災(zāi)害進行相應(yīng)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(zhì)和工程地質(zhì)的具體調(diào)查情況，才能根據(jù)相應(yīng)條件進行合理控制，進而有效促使災(zāi)害防治的良好設(shè)計，使得災(zāi)害得到最大限度的防治。5結(jié)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(zhì)煤柱的區(qū)分是長壁留煤柱采煤法的關(guān)鍵技術(shù)，這當(dāng)中包括區(qū)內(nèi)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(zāi)害防治，則需有效技術(shù)措施的設(shè)計、選擇、處理、運用，構(gòu)建防止大型頂板事故的有效體系，才能促進煤礦開采災(zāi)害的有效預(yù)防。參考文獻1任滿翊旺格維利采煤法煤柱尺寸的合理確定j礦山壓力與頂板管理，2004，（1）2彭成，康麗華中國煤礦安全生產(chǎn)之現(xiàn)狀j當(dāng)代礦工，2003，（1）3畢華照，宋振駭