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浅埋厚煤层综放工作面区段留设煤柱合理尺寸研究
浅埋厚煤层综放工作面区段留设煤柱合理尺寸研究
随着国家经济的快速发展，煤炭作为重要的能源资源，仍然是我国能源结构的主要组成部分。尤其是在一些煤炭资源丰富的地区，大规模的煤矿建设和开采已经成为了当地经济发展的支柱产业。在这个过程中，浅埋厚煤层作为一种主要的煤炭资源类型，其充足的储量和易于开采的特点，为煤炭企业的发展提供了很好的条件。然而，浅埋厚煤层的开采难度较大，存在着一些技术难题，其中留设煤柱的合理尺寸问题是研究的重点之一。
留设煤柱是一种在煤炭开采中常见的技术措施，它可以有效地保护煤炭层和地表安全，同时也可以减少地下水位和地表沉降等问题对采空区造成的影响。在采煤过程中，留设煤柱的大小和位置都需要根据实际情况进行合理的设计，以避免对地下资源和生态环境的不良影响。本文将针对浅埋厚煤层综放工作面区段留设煤柱合理尺寸问题，从以下几个方面进行分析和研究。
一、浅埋厚煤层综放工作面开采的特点
浅埋厚煤层一般指埋深在400米以下，煤层厚度在5米以上的煤田，具有易于开采和煤炭品质较高等优点。在综放采煤工艺中，工作面是由综采机作业和支护同时进行构成的，可根据煤层厚度和采高的不同，设计不同的煤柱宽度。在浅埋厚煤层开采中，由于煤柱宽度和支护方式等问题，存在着较大的安全隐患，因此合理的留设煤柱规划是十分必要的。
二、浅埋厚煤层煤柱尺寸的选择标准
选取合适的留设煤柱尺寸是保证煤炭资源和地下水资源安全开采的重要措施。在确定煤柱尺寸时，应考虑到以下因素：
1.煤体自稳定性：煤层的物理力学性质以及煤体的岩石力学参数等是影响煤柱稳定性的重要因素。
2.采动影响半径：采动影响半径是指采煤作业对邻近巷道、煤柱等地方影响的距离。
3.采动压力大小：煤层采动会对周围煤体产生压力，影响煤柱的稳定性。
4.巷道规模：巷道规模越大，对煤柱的支撑要求也越高。
5.导水性：煤层中水文地质环境及地下水的渗漏等因素，对煤柱规划也有一定的影响。
以上因素均需要综合考虑，以确保留设煤柱的稳定性和煤炭资源的最大利用。
三、煤柱尺寸的计算方法
煤柱尺寸的计算方法不同于其他岩石体的规划，其计算方法常用的有配合比法、FEM数值模拟和经验公式计算法。
其中，配合比法是指根据煤层的地质条件和采煤设计条件，采用材料配合比的方法，求出煤柱的尺寸。
FEM数值模拟是指根据煤层地质和采煤条件，采用虚拟有限元数值模拟技术进行计算。
经验公式计算法则通过基于工程经验和实测数据的统计方法，从而根据煤层特性和工作面条件等综合确定合适的煤柱尺寸。
综合以上三种方法，可对浅埋厚煤层综放工作面的留设煤柱进行规划和设计。
四、浅埋厚煤层综放工作面区段留设煤柱合理尺寸的探讨
针对浅埋厚煤层综放工作面区段留设煤柱合理尺寸的问题，应考虑以下几个方面进行探讨：
1.煤层稳定性：首先需要考虑煤层的物理力学性质和煤体的岩石力学参数，以确保煤柱尺寸符合安全稳定的条件。
2.煤柱间距：煤柱间距的确定需根据采煤作业需要和地质条件等综合考虑，以确保采动半径在合理范围内。
3.煤柱宽度：煤柱宽度需根据矿井工程数据和煤层密实度等因素确定，既要满足采煤需要，又要确保其稳定性。
4.煤柱高度：煤柱高度直接影响到采煤安全和煤炭资源的利用效率，需根据地下水位和煤层厚度等因素综合确定。
结论
针对浅埋厚煤层综放工作面区段留设煤柱合理尺寸问题，需要综合考虑煤层稳定性、煤柱间距、煤柱宽度、煤柱高度和采动影响半径等因素。通过配合比法、FEM数值模拟和经验公式等方法计算，可得出留设煤柱的合理尺寸，以确保煤炭资源的安全开采和地下水资源的保护。