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急倾斜煤层石门保护煤柱合理尺寸研究
急倾斜煤层是指煤层倾角超过45度的煤层，在采矿过程中，这种煤层会出现煤柱断裂、冒顶、煤层塌陷等现象，严重威胁矿山生产和矿工安全。石门保护煤柱是一种常见的采煤技术，它可以将煤柱与煤体之间的应力转移到岩层中，提高煤柱的承载能力，减少因煤柱断裂而造成的损失。本文就急倾斜煤层石门保护煤柱合理尺寸展开探讨。
一、急倾斜煤层影响煤柱稳定性的因素
1.煤层倾角：煤层倾角越大，煤柱承受的重力和垂直应力就越大，而且倾斜角度还会影响煤层内的地应力，加剧煤柱受力情况。
2.煤层良差：煤层的质量差异会引起煤柱稳定性的差异。质量好的煤层显然比质量差的煤层更适合采用石门保护煤柱。
3.岩层条件：岩层的坚硬程度和岩体断裂率会影响煤柱的支撑能力。采煤时还需要考虑岩层的水平孔洞。
二、急倾斜煤层石门保护煤柱机理
1.强化煤与石之间的连接：在石门的设计中，常采用钢筋或拉杆连接岩石，增强了煤岩的连接度，提高了煤岩的整体稳定性。
2.调整煤柱与采空区的比例：煤柱的宽度和厚度会直接影响煤柱的承载能力。因此，在煤柱设计中，要合理地调整煤柱与采空区的比例。
3.分担地应力：在煤层倾斜角度较大的情况下，由于煤柱的存在，地应力会相对较大，同时煤柱内部应力也较大。但较好的石门设计可以通过调整石门的高度、宽度和位置，分担地应力，保护煤柱不受过大的应力冲击。
三、合理尺寸石门的设计
1.石门宽度的选择：石门的宽度应该比采空区的宽度小1/3到1/2，这样可以减少石门工程量，降低工程成本。但在实际选择时还需根据具体情况进行评估。
2.石门高度的选择：石门的高度主要根据地应力大小、煤柱高度和采空区高度来决定。一般石门高度应该在200-400米左右，高度不宜过大，因为过大的石门会增加煤柱受力的风险。
3.石门的位置：在急倾斜煤层中，石门应该放在煤柱顶部或顶壁上。石门应该放在距离煤柱边缘600-1000mm处，同时也要考虑煤柱断裂面附近的位置，以减少煤柱受力。
四、实例分析
以陕西某日报煤矿为例，该矿的小斜度煤层倾角超过70度，最小煤柱宽度为3.9m，最大为7.1m，常常出现冒顶等安全问题。因此，该矿进行了石柱保护试验，通过石门的放置和矿井底板的加固，有效提高了煤柱的承载能力和稳定性，降低了矿山事故率。
综上所述，急倾斜煤层采用石门保护煤柱是一种比较有效的矿山安全措施。在石门设计时，需要根据具体煤层条件合理地设计石门的尺寸和位置，以保证煤柱的稳定性和矿工的安全。