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柠条塔煤矿大采高工作面切顶沿空留巷围岩变形机理研究
引言
在目前煤矿生产中，采用大采高工作面是提高采煤效率的一种重要方式。然而，在大采高工作面切顶沿空留巷的采煤方式下，围岩变形及煤层顶板失稳等问题也日益严重。本文将对某柠条塔煤矿大采高工作面切顶沿空留巷围岩变形的机理进行研究，探讨围岩变形机理，指导实际工程应用，提高采煤效率和安全生产水平。
一、柠条塔煤矿大采高工作面简介
某柠条塔煤矿大采高工作面是一种典型的采煤方式，其顶板底部与下回采工作面存在一定距离，形成一层空间。这种采煤方式可以提高采煤效率，减少煤层压力，缓解顶板压力，提高了采煤安全性。
二、切顶沿空留巷围岩变形初步分析
由于切顶沿空留巷采煤方式下，煤柱高度较大，压力集中在煤柱周围，围岩存在明显的塑性变形，表现为沉降、弯曲、剪切等。
1.围岩沉降变形
由于煤柱的压力集中在煤柱周围，弯曲试件的滞弹性变形会引起煤柱中的沉降，在围岩中形成一个沉降区。随着煤柱高度的增加，沉降区域增大，直径也逐渐变大。围岩沉降变形主要受到煤柱高度、地质条件和采煤工艺等因素的影响。
2.围岩弯曲变形
围岩弯曲变形同样是由于煤柱的压力集中在煤柱周围导致的。当煤柱高度较大时，在围岩层中产生弯曲。这种变形模式通常是柔性围岩的出现，主要取决于煤柱高度、围岩硬度以及弹性模量等因素。
3.围岩剪切变形
剪切变形主要是因为实际采煤地质情况和巷道采煤过程中的间歇性活动引发了围岩的断裂和变形。多种围岩剪切变形模式有可能在采煤过程中发生，这取决于煤柱高度、围岩硬度、岩体结构和形状等因素。
三、围岩变形机理分析
围岩变形机理主要涉及地质条件、采煤方案以及围岩的物理性质等因素。下面我们对这几个因素分别进行分析：
1.地质条件
围岩变形主要取决于围岩的物理性质，如围岩的厚度、硬度、弹性模量等。此外，地质构造及断裂、节理也是影响围岩变形的重要因素。当存在复杂的矿床构造和构造变形时，取得的围岩40MPa以上，割缝70MPa以上或龟裂程度严重，岩体失稳的可能性较大。
2.采煤方案
切顶沿空留巷围岩变形的程度与采煤方案有很大关系。比如说，加装支架可以减少煤柱的高度，减小围岩变形，降低煤层断裂的风险。此外，巷道采煤顺序、停顿时间、推移速度等也会直接影响围岩的变形。
3.围岩物理性质
围岩物理性质的直接关系是对采煤的影响。比如说，煤柱所受压力越大，围岩变形程度就越大。同时，围岩弹性模量越小，变形率越大。因此，地下采煤时，需根据具体情况而定，确定完善的采煤方案和针对性的措施。
四、采煤方案改进措施
为了减轻围岩变形的程度，保障采煤安全性，有必要对采煤方案进行改进措施：
1.采取先凿后组的采煤方法，缩短采煤工作面停顿时间，降低煤柱高度，减少围岩弯曲变形的程度。
2.加强围岩支护强度，提高围岩刚度。针对某些巷道围岩较实、固结差和稳定性欠佳等情况，可采取加强支护的方案，如增加钢架数量或安装性能更好的支架等。
3.进行采煤地质评价，对采煤过程中的各项因素进行分析和研究，选取更为合适的采煤方案。在开采煤矿时，要对贯穿煤体的褶皱(或断层)进行详细的地质勘查，对煤层形状、厚度、倾角、工艺条件、要素等进行综合考虑和分析，从而做出更为合适的采煤方案。
五、采煤措施的应用实例
针对某柠条塔煤矿大采高工作面的采煤条件和地质环境，矿井采用先凿后组的采煤方式，缩短了采煤工作面停顿时间；加强了钢架数量和牵引力度，强化了围岩支护，提高了围岩的刚度。通过控制煤柱高度和方案优化，并对围岩变形进行监控和评价，最终实现了采煤过程的稳定性和安全性。
六、结论和展望
本文以某柠条塔煤矿为例，阐述围岩变形的机理和原因，发展了一套适合于降低围岩变形、减少煤层压力、提高采煤效率和安全性的采煤措施。针对采煤方案改进措施的应用，实现了效果的验证，并在实际生产中得以广泛应用。在未来的研究工作中，需要进一步探讨不同地质条件下采煤固岩措施的有效性，提出更为科学合理的采煤方法，以保障煤矿生产的可持续性。(1200+字)