矿井井筒煤柱开采技术措施

刘利勇

（七台河技师学院，黑龙江七台河 154600）

矿井井筒煤柱开采技术措施

刘利勇

（七台河技师学院，黑龙江七台河 154600）

开采井筒煤柱对缓和采掘接替紧张关系，减少煤炭的积压和浪费，具有非常重要的意义。立井井柱开采是一门新技术，从目前来看，这方面技术还较落后，尚需继续研究和实践。

井筒；煤柱；开采；技术

随着开采煤层数及开采深度的增加，矿井生产能力扩大，立井井筒压煤量也越来越大，从数万吨到数千万吨。这些压煤离井口最近，开拓、开采、运输都非常方便。

1 井筒煤柱开采对井筒的影响

竖井井筒变形和破坏的程度与下列因素有关：井筒穿过的矿层性质、厚度、倾角、地质构造、水文地质条件、开采方法、浅部开采情况、井筒结构、井筒内装备及抵抗变形的能力、井筒与岩体的相互作用性能、井筒所处的部位等。

1.1 保护柱外开采时破坏井筒的原因

煤矿留设保护煤柱后，有的井筒仍有变形、罐道弯曲或错位、井筒支护断裂以及井筒上部倾斜等情况，造成这种情况的原因有以下几点：第一，断层穿过井筒，开采引起断层滑移造成井筒破坏。第二，含水沙层疏干产生固结，使沉降范围大于正常地质采矿条件1倍以上，引起处于正常移动范围的井筒沉陷。第三，由于留设井筒矿柱的移动角有误差而造成的井筒破坏。这种误差主要包括角值的确定误差、借用其他矿区参数的类比误差以及地表移动变形与岩体移动变形不一致的误差等。第四，采矿引起的附加应力扩展到移动角固定的边界线外，而使井筒受到采矿附加应力的作用。第五，在倾斜或急倾斜矿层浅部开采时，采空区边界岩体向下滑移，而引起位于上边界岩体内井筒的破坏。第六，由于下部开采引起老塘“活化”而造成井筒破坏等。在井筒矿柱附近开采时，引起井筒破坏的原因很多，在开采前应仔细调查、分析这些因素，以保证井筒不遭受损坏。

1.2 开采井筒矿柱时井筒的破坏原因

由岩体内部沉陷规律可知，井筒与工作面相对位置不同时，井筒将受到不同的竖向变形作用。采用不同的开采布置时，井筒所受到的变形将不同。

第一，单向开采从矿柱边界以1个或多个工作面向同一方向开采。采用此法开采，井筒上会产生压缩变形，随着工作面接近井筒，压缩变形扩大到开采水平。当工作面推过井筒后，在井筒的中部或上部会产生竖向拉伸变形。当开采面积达到充分采动要求后，位于采空区中央的井筒变形消失，但在开采水平上出现的竖向压缩明显增大，如果井壁中没有事先设置变形缝，则井壁可能被压坏。

第二，对称对向开采。以2个工作面从矿柱边界对称向中央回采。用此法开采，可以引起井筒上部较大的压缩变形，由于变形的叠加，此压缩变形将超过单向开采时的变形。在工作面推进到一定位置时，压缩变形波及到井筒的下部，此后，井筒的上部卸载，但在开采水平上、下有较大的竖向压缩变形。此法的最大优点是任何时候都不产生竖向拉伸变形。若在开采水平上设置变形缝，则在开采水平上井筒压缩变形减少。

第三，对称背向开采。以2个工作面从井筒中心对称地向外围开采。随着开采的进行，井筒下部没有分割缝时，会产生竖向拉伸和压缩变形，有分割缝时仅产生拉伸变形。没有分割缝的井壁中，在开采水平上将产生危险的竖向压缩变形。

从以上分析可以看出，井筒的变形不但与地质条件、开采方法、开采顺序等相关，而且与井筒自身的变形能力相关。井壁承受变形的能力与井筒材料性质、井筒断面面积以及围岩性质相关，所以，在确定井筒的允许变形值时，应综合考虑这些因素。

2 开采井筒矿柱的防护措施

开采井筒矿柱的防护措施从两方面入手，即开采措施和结构措施。开采措施主要是减小井筒所受的变形。结构措施是增加井筒的抗变形能力，减小井筒部分变形。无论采用何种方法开采井筒矿柱，井筒都将受到不同程度的开采影响，产生不同程度的变形。开采井柱的方法主要有以下几种：

第一，单向开采。井筒将产生最大偏斜，受到拉、压的交替作用，井筒偏斜将影响井筒提升机的正常工作，如果偏斜过大，可能引起井筒剪坏。由于沉陷的偏态性，在回采结束后，井筒仍恢复不到正常位置，就会产生永久偏斜，因此，此法不适用于含水沙层下开采。

第二，对称对向开采。井筒受到最大的竖向压缩变形，如果井没有采取保护措施，竖向压缩变形产生的影响最大。当井筒保护矿柱上、下边界以外的矿层均已开采，此方案可使倾斜方向上水平变形比一般方法减小0.5～1.0倍，但在走向上，井筒上部的水平变形最大，还有可能引起较大的冲击地压。其优点是变形逐渐增大，可纠正不可预见的偏差，可较好地保护井筒，用于有含水沙层的井筒矿柱开采。

第三，对称背向开采。井筒将受到最大竖向拉伸变形的影响，由于井筒抗拉能力弱，易拉坏，因而不能用于有含水沙层的井柱开采，也不能用于混凝土井壁的开采。该法的主要优点是井筒上部不受水平拉伸的影响。

［1］郭奉贤.采矿生产技术［M］.北京：煤炭工业出版社，2010.

［2］曹树刚，勾攀峰.采煤学［M］.北京：煤炭工业出版社，2012.

［3］张登明.煤矿开采方法［M］.徐州：中国矿业大学出版社，2009.

［4］程功林，汪佑武.煤矿开采技术［M］.徐州：中国矿业大学出版社，2010.

Technical Measures of Mine Shaft Coal Pillar Mining

LIU Li-yong
(Qitaihe technician college,Qitaihe 154600,China)

It is of great significance to mine shaft coal pillar to ease the tension of coal mining and to reduce the backlog and waste of coal.Takai Iju mining is a new technology,from the current point of view,the technology is still relatively backward,still need to continue to study and practice.

Shaft;Coal pillar;Mining;Technology

TD82

A

1674-8646（2016）01-0102-02

2015-09-10

刘利勇（1981-），男，黑龙江七台河人，讲师，主要从事采矿专业教学与研究。