小煤柱工作面安全开采与围岩控制技术研究论文

 

　　关键词：小煤柱工作面,顶板设计,控制技术,安全开采

 

　　布置综放工作面期间，为了保证巷道稳定，避免发生安全事故，应当在临近采空区与工作面预留承煤柱，对于这一部分煤柱，完成回采作业后，能够进行部分回收，保证整个开采作业顺利进行[1]。通过对大量煤矿开采情况进行分析可以发现，小煤柱一般都位于已经开采工作面采空区，这会导致采区上覆岩层围堰结构被破坏，导致矿压规律发生变化，为了确保开采期间不会出现安全事故，要适当预留煤柱，做好围岩控制。

 

 

　　顶板应力与煤柱间距连续呈负相关，顶板应力会随着同煤壁间距加大而减小。如果煤壁应力超出了可以承受的最大压力，此时由于压力过大，将会导致煤壁周围出现损坏现象，这一情况的出现将会导致应力持续向下延伸，最终会损坏顶板周边矿层，在作业区域会出现两个应力区。

 

 

　　本次分析的小煤柱作业面对象为石炭系3层煤层，该作业面区域地质赋存条件十分优越，其厚度在4.8~7.2 m之间，平均厚度为5.6m，走向平缓，倾角小于2°。煤层1~3层以泥岩为主，整个作业面长度为2350m，预留可回收空间为352 000 t。通过对工作面的具体覆盖区域情况进行分析可以发现，要盖区域内的瓦斯涌出量达到了设计的标准，能够保证生产作业顺利进行，确保整个过程安全，以免发生安全事故，造成巨大经济损失，以及人员伤亡。工作面内围岩层厚度中，顶部厚度砂泥岩与煤泥岩厚度约为4.8m，老顶厚度约为7.2m。

 

 

 

　　具体作业开时，一旦作业出现串液或漏液等各种不良现象时，必须及时处理，保证支撑力始终都在合理范围内。开展起吊作业时，施工要严格依据单体柱开展，不得出现不规范吊装作业，而且要将木托盘放置在柱头和支架之间，采用链条固定施工现场的柱头，避免柱头移动引发事故[2]。开展施工时，施工人员要持续敲帮问顶，查看开采作业时，矿体是否会存在异常，如果在这一期间出现了异常声响，说明未发生了脱离问题，此时可以继续开展后续作业，若声响沉闷，说明存在脱离现象，此时可能出在冒顶或片帮等各种问题，一旦出现一类问题，要利用设备进行处理，经过处理之后，敲击确定不存在异常声响之后，才可以开展后续作业，对于存在冒顶或片帮问题的整个作业流程如图1所示。

 

 

　　结合本工作面状况，通过对水压致裂技术进行处理，实现对顶板区域的围岩的弱化处理，消除应力。相关工作人员在工作期间，通过对先进技术的应用，完成改造工作，从而使作业面临的岩层压力影响情况得到处理，保证结构内部稳定，轻易不会出现损坏。对于工作出现，在实际作业开展时采取水压致裂弱化围岩技术，为了确保该项技术作用能够得到充分发挥，要通过钻孔方式进行分析，通过穿过厚煤层技术处理，针对7m的关键煤层，应当做好粗砂层分析，与岩层性质进行结合，落实好后续各项工作。开展作业时，需要提前做好孔间距、孔深等各项设计作业，保证钻孔各项参数都符合需求，避免后续施工出现安全事故4。

 

 

　　开凿的设计与调整是小煤柱作业面开采作业关键，施工作业开展时，为了保证空巷道顶板稳定，要做好开采期间支护强度设计工作，保证碉室中工作面煤壁侧可以达到控制与设计标准。对于小煤柱工作面出现高处理采空区的基土设置状况，相关工作人员在实际工作开展时，应适当借助以往相似小煤柱工作面情况的成功经验，制定符合需求的开采计划，利用必要阻力架构模式，控制好液压支架的工作阻力，其工作阻力要超过13 200 kN，对于尾部设计，应当采用多支架方式支撑。

 

 

 

　　实际作业开展时，为了实现安全开采应当以工作面回采作为控制作业的一项基础内容，在这一过程中，不仅要处理顶板冲击带来的影响，而且要避免矿压显现等不同地质风险，做好各项风险防控，以免后续作业开展时发生事故，造成经济损失与人员伤亡。针对本工程中的9224工作面的临近工作面具体走向情况，要依据实际情况，做好规划工作，主要包括设计好煤柱宽度，按照地质构造要求，构建好水流通道与裂隙发育情况，完成相应分析工作，依据工作面采空区内积水情况，做好作业面渗透管理，减少违规现象的发生[5]。工作人员在作业期间，要结合工作面回采状况，做好释放与处理各种有害气体作业，同时，还要依据开采区域情况，做好通风管理。如果发现工作面区域出现瓦斯聚集与一氧化碳超标现象，要做好煤柱渗透预留，合理控制采空区、工作面，保证经过上述处理之后，采空区不会发生漏风问题，提高控制效果，防范安全隐患，以免在各项技术落实期间，出现各种不可控因素。

 

 

　　全面结合瓦斯规划情况，控制工作面内瓦斯，做好相应防护工作，避免受瓦斯聚集影响，引发事故。工作人员在治理瓦斯期间，一方面要采用高分子封堵裂隙，完成加固作业。另一方面，还要做好局部通风作业，确保可以高效排放各种有害气体，保证不会发生超限情况。

 

 

　　治理水患期间，不仅要控制好积水，最大程度减少由于积水带来的不良影响，对于新工作面回采前，工作人员要做好管理小煤柱内部打孔作业，保证采空区内会出现积水，避免发生事故。而且还应当做好排除积水作业，完成排水后，采用不同高分子材料封堵煤柱缝隙，利用钻孔封堵作业，

 

 

　　8224工作面与8222工作面回采期间，应当采取注氮方式灭火，应当随采随注，保证采空区深部含氧量位于防火惰化指标之下，而且要保证注氮量超过800 m3/h。当9222工作面停采，撤出工作面的支架后，要封闭采空区与巷道，在这一过程中要灌入大量泥浆，而且要监控封闭区内的氧气浓度和温度，若发现采空区和工作面出现了火灾于兆或自然发火期，要及时通过注浆和注氮方式防火，避免发生火灾。

 

 

　　小煤柱工作面安全开采与围岩控制一方面会影响生产作业的安全性与资源规划水平，另一方面也会影响生产规划与效能。因此，针对小煤柱工作面，要想落实好安全开采与围岩控制，必须做好安全开采、治理瓦斯、治理水患、防灭火工作，保证煤矿开采作业顺利进行，促进行业稳定发展。

 

 

　　[1]王高昂，朱斯陶，姜*兴，等.倾斜综放工作面双层叠加煤柱诱冲机理及安全开采技术[J].采矿与安全工程学报，2023，40（1）：36-47.

 

　　[2]张民.某工作面安全煤柱类型确定及提高开采上限可行性分析[J].矿业工程研究，2020，35（2）：55-61.

 

　　[3]孙锦华.南山煤矿回收残留煤柱工作面安全开采技术实践[J].科技资讯，2019，17（6）：50-51.

 

　　[4]郭飞龙.近层间距平行煤柱下工作面安全开采技术[J].矿业装备，2018（6）：54-55.

 

　　[5]张素海.综采工作面过断层及煤柱下安全开采技术实践[J].能源技术与管理，2018，43（2）：100-101.