沿空掘巷煤柱合理宽度研究.docx

沿空掘巷煤柱合理宽度研究
随着煤炭资源的日益减少和市场需求的不断增加，煤炭开采已成为我国重要的经济支柱之一。煤矿深入开采中所面临的最大难题，便是如何在保证安全生产的前提下提高煤炭开采效率。而沿空掘巷开采技术正是为此提供了一种有力的解决方案。沿空掘巷开采技术具有矿山表面和地下相结合的优势，能够有效地提高煤炭开采效率，减少资源的浪费，并且可以避免地面破坏，保护生态环境。
沿空掘巷开采的关键是确定煤柱宽度，而煤柱宽度的合理设置直接关系到煤矿的安全生产和煤炭资源的合理开采。具体而言，煤柱宽度实际上是要考虑煤柱支撑能力与自然地质压力、水文条件、地应力、采场煤体强度、采场形状等因素的综合影响。
现对煤柱宽度的合理设置进行分析：
一、煤柱支撑能力的考虑
煤柱支撑能力是指煤柱的自重、摩擦力和钢材支撑所承受的荷载的能力。因此，煤柱宽度必须保证煤柱支撑能力大于采场上部煤体的负荷，以确保采场煤体的稳定性。由于煤的物性特点相对较为复杂，煤柱支撑能力的计算非常困难，需要进行实际的试验和模拟分析。
二、自然地质压力的考虑
自然地质压力是指在开采场地地下通过煤层产生的应力，其大小与深度、地质构造、煤体强度、水文条件等因素有关。自然地质压力的大小决定了煤柱的最小宽度。当煤柱宽度小于一定值时，地下的应力会使采场上部的煤体向煤柱移动从而形成煤柱负荷，太大则会导致采场顶板不稳定，甚至发生“采空区”。
三、水文条件的考虑
煤柱宽度的设置还需要考虑地下水文条件。水文条件的不同可能导致地下水槽、流水区的形成和煤柱破坏。因此，在煤柱宽度的设置中，需要充分考虑水文条件。
四、地应力的考虑
地应力是指煤层中应力大小和方向。煤柱的宽度要考虑地应力的大小和方向的变化，以充分利用地应力分布情况，并保证采场的稳定性。
五、采场煤体强度的考虑
采场煤体强度对煤柱宽度的影响主要表现在采场煤体的传递规律、承载能力和斯拉容强度上。合理设置煤柱宽度能够充分利用采场煤体的承载能力，减小采空区的形成减少浪费。
六、采场形状的考虑
采场形状是指采场的三维形态和边界条件。采场形状决定了采场上部需要承受的应力和煤柱支撑力，对煤柱宽度的选择有重要影响。
综上所述，合理设置煤柱宽度需要考虑煤柱支撑能力、自然地质压力、水文条件、地应力、采场煤体强度和采场形状等因素，同时需要根据实践经验进行不断调整与优化。科学的煤柱宽度设置可以提高煤矿的开采效率，降低开采成本，减少资源的浪费，保护生态环境，保障煤炭资源的可持续储备和利用。