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坚硬厚顶板无煤柱开采围岩控制技术研究
摘要：
在煤矿开采过程中，无煤柱开采是一种重要的采矿方式。然而，由于坚硬厚顶板的围岩条件较差，无煤柱开采环境复杂，对围岩的控制要求较高，因此开发一种有效的围岩控制技术很有必要。本文详细研究了无煤柱开采中的围岩控制技术，结合实际工作中的问题，给出了具体的解决方案，旨在为煤矿生产提供参考。
关键词：无煤柱开采；坚硬厚顶板；围岩控制技术；解决方案
一、绪论
无煤柱开采是一种对采煤工艺、采矿安全和环保领域有着长远影响的采矿方式。在坚硬厚顶板处，开采带间隔留设煤柱不仅浪费煤炭资源，而且造成地下空间浪费，甚至有可能导致地压事故的发生。因此，无煤柱开采在煤炭开采领域很受欢迎。
然而，无煤柱开采的围岩条件较为复杂。在坚硬厚顶板处，由于围岩强度高，开采时容易产生落石、顶板坍塌等地质灾害，对人员和设备造成威胁。因此，围岩控制是无煤柱开采的核心问题。本文从围岩控制技术的角度出发，介绍无煤柱开采围岩的稳定性分析、支护技术的优化、巷道掘进方式的选择、梁柱处的锚杆加固等问题，旨在为坚硬厚顶板无煤柱开采提供技术支持。
二、无煤柱开采围岩控制的问题
1.围岩稳定性分析
对于坚硬厚顶板的无煤柱开采，围岩稳定性是首要问题。由于围岩条件复杂，满足工业化条件下的围岩稳定分析比较难以实现。目前，解决这个问题的关键是开展现场实验和数值模拟。在现场实验中，需要考虑地质条件、实验设备的精度和现场充填材料的影响等因素。在数值模拟中，需要选取合适的围岩本构模型，确定边界条件和荷载类型，并对其适用性进行验证。
2.支护技术的优化
在无煤柱开采过程中，支护技术对围岩稳定起到至关重要的作用。不同的围岩条件需要选用不同的支护方式。对于坚硬厚顶板，一般采用锚杆支护和喷射混凝土补强等技术。在锚杆支护中，需要考虑锚杆的布置位置、锚杆的规格、锚杆的张拉力等因素。在喷射混凝土补强中，需要选择合适的混凝土材料和补强机械，合理设计注浆工艺。通过优化支护技术，可以提高围岩稳定性，增加工作面的安全性。
3.巷道掘进方式的选择
在无煤柱开采中，巷道的掘进方式也是关键因素之一。对于坚硬厚顶板，通常采用全断面掘进方式。在掘进过程中，需要注意减小掘进截面的保证时间，防止涌水、抽泥等事故的发生。在掘进时，力求合理布置巷道的位置，避免断层和岩体破碎带等地质问题的干扰，防止巷道的侧移、塌陷等事故的发生。
4.梁柱处的锚杆加固
在无煤柱开采中，梁柱处的围岩稳定性也是需要考虑的因素。梁柱处是巷道中最关键、也是最容易出现问题的地方。在锚杆加固处，需要布置足够多、长的锚杆，保证其在最大极限条件下依然能够承受更大的荷载。另外，锚杆安装的深度、夹角、刚度等因素也需要仔细加以考虑。
三、无煤柱开采围岩控制的解决方案
1.选用合适的围岩本构模型
针对坚硬厚顶板的围岩稳定性问题，需要选用合适的围岩本构模型，以此为基础进行稳定性分析。一般采用的围岩本构模型包括黏塑性本构模型、剪切本构模型、韧性损伤本构模型等。采用不同的围岩本构模型，能够更准确地预测巷道围岩的变形和破坏行为，从而提高工作面的安全性。
2.优化支护技术
针对不同的围岩条件，需要采用合适的支护技术，以提高围岩的稳定性。对于坚硬厚顶板，需要采用有效的锚杆支护和喷射混凝土补强技术。在锚杆支护中，需要注意锚杆的选用、布置位置和张力等因素。在喷射混凝土补强中，需要选用合适的材料和机械设备，精确控制注浆工艺。
3.合理布置巷道位置
针对巷道掘进方式的选择，建议采用全断面掘进方式。在掘进时，应根据地质条件合理布置巷道位置，避免断层、岩体破碎带等地质问题的干扰，保证巷道的稳定性。此外，应尽量减少掘进时间，防止巷道的塌陷。
4.加强梁柱处的锚杆加固
针对梁柱处的围岩稳定性问题，需加强锚杆加固。在锚杆的选用、布置和张力等方面，应充分考虑荷载情况和围岩条件，保证其能够在最不利情况下承受更大的荷载。此外，锚杆与围岩的界面应增强，以提高其抗剪强度，保证工作面的安全性。
四、结论
本文在分析坚硬厚顶板无煤柱开采围岩控制问题的基础上，提出了解决方案。从选用合适的围岩本构模型、优化支护技术、合理布置巷道位置和加强梁柱处的锚杆加固等方面入手，有效提高坚硬厚顶板无煤柱开采的围岩控制水平。本文所提出的技术方案，可为煤矿生产提供参考，有助于提高煤炭生产效率，降低煤矿生产事故的发生率。