淺談深部開采保護(hù)煤柱的設(shè)計(jì)方法

李宏迪

摘要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展和人們生活水平的不斷提升，我國(guó)對(duì)于基礎(chǔ)能源的需求在不斷增加。其中煤炭是我國(guó)十分重要的礦產(chǎn)資源，在我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的過程中發(fā)揮著十分重要的價(jià)值和作用。煤炭開采是一種十分危險(xiǎn)的工作，在開采的過程中為了保證開采的安全性，專門設(shè)立了保護(hù)煤柱，這樣能夠保證深部開采工作人員的安全性。目前，我國(guó)在進(jìn)行深部煤炭開采的過程廣泛采用了保護(hù)煤柱的方法對(duì)整個(gè)開采過程進(jìn)行安全保護(hù)，但是在利用煤柱的過程中存在著諸多問題，這些問題會(huì)在一定程度上影響到整個(gè)開采過程中的安全性，存在一定的安全威脅。因此，本文旨在對(duì)深部開采保護(hù)煤柱的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行研究和分析，為開采安全性的提升提供借鑒和幫助。

關(guān)鍵詞：煤炭深部開展；保護(hù)煤柱；設(shè)計(jì)方法

煤炭是我國(guó)十分重要的礦產(chǎn)資源，在進(jìn)行煤炭開采的過程中難度較大，往往需要煤礦工人深入到地下進(jìn)行開采，開采的過程中會(huì)存在一定的安全隱患。很多煤炭開采企業(yè)在開采的過程中為了提升煤炭開采的安全性，在開采的過程中會(huì)搭建煤柱，煤柱主要是指在進(jìn)行煤炭開采的過程中不去開采的部分，這樣能夠?qū)φ麄€(gè)煤礦起到支撐的作用，能夠更好地實(shí)現(xiàn)開采過程的安全。由此可見，本文對(duì)深部開采保護(hù)煤柱的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行研究，對(duì)于煤炭開采安全性的提升有著十分重要的價(jià)值和意義。

1.深部開采保護(hù)煤柱概述

1.1煤柱的相關(guān)概念

煤柱是在煤炭開采的過程中采用的一種安全保護(hù)形式，煤柱能夠在應(yīng)用的過程中很好地保護(hù)開采人員以及開采周邊居民的安全。在進(jìn)行煤柱搭建的過程中主要會(huì)采用兩種方法，分別是：垂直斷面法和垂線法，這兩種方法能夠在煤柱搭建的過程中很好地發(fā)揮自身的作用，是一種簡(jiǎn)單易行的方法，因此在搭建的過程中被廣泛地采用。

1.2設(shè)立保護(hù)煤柱的主要原因

煤炭開采工作具有一定的危險(xiǎn)性，在開采的過程中煤炭開采人員往往是在地下進(jìn)行開采，同時(shí)在開采的過程中會(huì)對(duì)煤礦周邊居民的生命和財(cái)產(chǎn)安全造成一定的影響。煤柱能夠在煤炭開采的過程中形成支撐的作用，保證開采人員和煤礦周邊居民的生命和財(cái)產(chǎn)安全。目前，在開展煤炭開采的過程中煤柱是十分重要的安全保護(hù)措施，能夠在搭建及使用的過程中得到安全的開采效果。

1.3保護(hù)煤柱設(shè)立過程中存在的問題

目前很多采礦企業(yè)在進(jìn)行保護(hù)煤柱搭建的過程中存在著一些問題，這些問題會(huì)在一定程度上影響到煤柱的實(shí)際支撐作用。因?yàn)?，目前在進(jìn)行煤炭開采的過程中開采的深度在不斷增加，在開采的過程中巖層和斜向移動(dòng)角設(shè)計(jì)保護(hù)煤柱的過程中，留下的煤柱很多，這會(huì)在很大程度上影響到地下工作面的布置和相應(yīng)開采工作的開展。因此，這種傳統(tǒng)的方法已經(jīng)不能夠適應(yīng)當(dāng)前煤炭開采工作的開展，需要采用新的方法來開展工作。

2.深部開采保護(hù)煤柱設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)

2.1注意煤礦的整體開采深度

在進(jìn)行煤炭開采的過程中存在著一定的危險(xiǎn)性，因此在開展開采工作的過程中應(yīng)當(dāng)注意煤礦的整體開采深度。我國(guó)進(jìn)行煤炭資源開采的時(shí)間較長(zhǎng)，開采的整體深度在不斷加深，因此在進(jìn)行煤柱搭建的過程中應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際情況來確定煤柱的整體尺寸。在開展搭建工作的過程中應(yīng)當(dāng)以地表為基點(diǎn)，充分考慮到地表建筑對(duì)于煤柱的作用力，對(duì)于煤柱目前的變形情況進(jìn)行分析，應(yīng)當(dāng)采用相應(yīng)的計(jì)算對(duì)煤礦的煤柱狀況進(jìn)行分析。在進(jìn)行計(jì)算和分析的過程中可以采用微積分的方式進(jìn)行計(jì)算，對(duì)于在不同深度下的煤柱的規(guī)格以及最大的承受能力進(jìn)行分析，從而在進(jìn)行搭建的過程中有所參照，進(jìn)一步提升煤炭開采的安全性。

2.2注意煤礦的整體開采厚度

在開展煤礦開采和開發(fā)的過程中應(yīng)當(dāng)注意煤礦的整體開采厚度，因?yàn)槟壳霸谶M(jìn)行煤炭開采的過程中會(huì)出現(xiàn)地表沉陷等現(xiàn)象，這就使得開發(fā)厚度對(duì)煤柱的影響較大。在進(jìn)行開發(fā)的過程中隨著開發(fā)厚度的不斷增加，會(huì)加劇地表的形變程度，會(huì)造成地面的移動(dòng)。同時(shí)隨著開發(fā)厚度的不斷增加，搭建煤柱的尺寸也應(yīng)當(dāng)隨之增加，但是煤柱的整體曲線在開發(fā)的過程中往往是隨著厚度的增加趨于平緩，在進(jìn)行計(jì)算和分析的過程中開采厚度為自變量、煤柱的整體寬度為因變量的一元二次方程分析方式。在開展相應(yīng)工作的過程中應(yīng)當(dāng)利用這個(gè)規(guī)律來開展煤柱的搭建工作，保證煤礦開采的安全性。

2.3開采過程中注意地表的移動(dòng)與變形

在進(jìn)行每款開采的過程中應(yīng)當(dāng)注意地表的移動(dòng)和變形，在成地表移動(dòng)和變形的主要原因是低下礦物的開采導(dǎo)致周圍巖層的位移與變形。同時(shí)，隨著開采量的不斷增加，開采區(qū)的空間在不斷變大，這就導(dǎo)致開采區(qū)的頂部巖石發(fā)生一定的彎曲和變形，出現(xiàn)相應(yīng)的層次分離，這會(huì)對(duì)開采人員的安全造成一定的影響。同時(shí)，地表的移動(dòng)和變形會(huì)形成惡性循環(huán)，這會(huì)影響到煤柱的設(shè)計(jì)方法。因此，在進(jìn)行煤柱設(shè)計(jì)的過程中應(yīng)當(dāng)注重在移動(dòng)和變形影響下的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的過程中應(yīng)當(dāng)依據(jù)當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)狀況，同時(shí)要進(jìn)行相應(yīng)的公式計(jì)算來開展設(shè)計(jì)工作，這樣才能夠真正發(fā)揮煤柱的價(jià)值和作用。

3.深部開采保護(hù)煤柱設(shè)計(jì)的有效解決方案

3.1開發(fā)深度的有效解決方案

在開展煤柱設(shè)計(jì)的過程中應(yīng)當(dāng)依據(jù)整體的開發(fā)深度來采用有效的設(shè)計(jì)和解決方案，從上文的分析中可以看出，煤礦開發(fā)的深度對(duì)煤柱的設(shè)計(jì)有著直接的影響。當(dāng)開發(fā)的深度在1550米到1750米之間是，煤柱的寬會(huì)已經(jīng)達(dá)到安全的開采深度，這時(shí)就不需要進(jìn)行煤柱的應(yīng)用了。因此，在開展設(shè)計(jì)的過程中應(yīng)當(dāng)依據(jù)具體的開發(fā)深度來設(shè)置解決方案，這樣才能夠更好地發(fā)揮煤柱的作用。

3.2開發(fā)厚度的有效解決方案

在開展煤炭開采工作的過程中，隨著礦產(chǎn)開采厚度的不斷增加，煤柱的整體尺寸在不斷地發(fā)生變化，在開展分析和研究的過程中發(fā)現(xiàn)煤柱尺寸隨著厚度的增加而呈現(xiàn)出非線性的增長(zhǎng)狀態(tài)，從數(shù)學(xué)分析來看其呈現(xiàn)一種三次函數(shù)的關(guān)系，而并非是簡(jiǎn)單的線性關(guān)系。在開展開采工作的過程中，開發(fā)的過程中應(yīng)當(dāng)保持在一定的程度，開發(fā)的厚度達(dá)到一定程度是可以不設(shè)計(jì)煤柱，因?yàn)檎w的開采過程中已經(jīng)具有較好的安全性。

3.3煤炭開采地表移動(dòng)與變形的解決方案

在開展煤炭開采工作的過程中，印尼動(dòng)感實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)和計(jì)算地表的移動(dòng)與變形情況，目前應(yīng)用最多的方法是概率積分法。采用這種方法進(jìn)行預(yù)測(cè)的過程中，能夠?qū)Φ乇淼囊苿?dòng)和變形情況進(jìn)行全面的分析，這種方法能夠適用于任何地形，使用起來十分方便，預(yù)測(cè)的精度非常高。在開展預(yù)測(cè)工作的過程中可以采用電腦畫出立體圖像，這樣能夠更加直接地進(jìn)行分析，這種方法已經(jīng)在我國(guó)目前煤炭開采過程中被廣泛地運(yùn)用，能夠有效地對(duì)煤柱搭建進(jìn)行指導(dǎo)。

結(jié)語：

綜上所述，本文在開展研究工作的過程中主要對(duì)深部開采保護(hù)煤柱的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行研究和分析，在分析的過程中首先對(duì)煤柱的相關(guān)概念進(jìn)行了分析，其中著重對(duì)搭建煤柱的原因進(jìn)行了分析。隨后，保護(hù)煤柱設(shè)計(jì)過程中的注意事項(xiàng)進(jìn)行研究和分析，主要有以下幾個(gè)方面：注意煤礦的整體開采深度、注意煤礦的整體開采厚度、開采過程中注意地表的移動(dòng)與變形等等，同時(shí)在開展相應(yīng)工作的過程中應(yīng)當(dāng)根據(jù)具體情況設(shè)立不同的解決方案，主要如下：開發(fā)深度的有效解決方案、開發(fā)厚度的有效解決方案、煤炭開采地表移動(dòng)與變形的解決方案。按照這些注意事項(xiàng)和解決方案來搭建煤柱，能夠保證在煤炭開采的過程中更好地發(fā)揮煤柱的作用，保證開采人員和開采周邊地區(qū)的安全，促進(jìn)我國(guó)煤炭開采行業(yè)的發(fā)展。