浅谈深部开采保护煤柱的设计方法

李宏迪

摘要：隨着我国经济社会的发展和人们生活水平的不断提升，我国对于基础能源的需求在不断增加。其中煤炭是我国十分重要的矿产资源，在我国经济社会发展的过程中发挥着十分重要的价值和作用。煤炭开采是一种十分危险的工作，在开采的过程中为了保证开采的安全性，专门设立了保护煤柱，这样能够保证深部开采工作人员的安全性。目前，我国在进行深部煤炭开采的过程广泛采用了保护煤柱的方法对整个开采过程进行安全保护，但是在利用煤柱的过程中存在着诸多问题，这些问题会在一定程度上影响到整个开采过程中的安全性，存在一定的安全威胁。因此，本文旨在对深部开采保护煤柱的设计方法进行研究和分析，为开采安全性的提升提供借鉴和帮助。

关键词：煤炭深部开展；保护煤柱；设计方法

煤炭是我国十分重要的矿产资源，在进行煤炭开采的过程中难度较大，往往需要煤矿工人深入到地下进行开采，开采的过程中会存在一定的安全隐患。很多煤炭开采企业在开采的过程中为了提升煤炭开采的安全性，在开采的过程中会搭建煤柱，煤柱主要是指在进行煤炭开采的过程中不去开采的部分，这样能够对整个煤矿起到支撑的作用，能够更好地实现开采过程的安全。由此可见，本文对深部开采保护煤柱的设计方法进行研究，对于煤炭开采安全性的提升有着十分重要的价值和意义。

1.深部开采保护煤柱概述

1.1煤柱的相关概念

煤柱是在煤炭开采的过程中采用的一种安全保护形式，煤柱能够在应用的过程中很好地保护开采人员以及开采周边居民的安全。在进行煤柱搭建的过程中主要会采用两种方法，分别是：垂直断面法和垂线法，这两种方法能够在煤柱搭建的过程中很好地发挥自身的作用，是一种简单易行的方法，因此在搭建的过程中被广泛地采用。

1.2设立保护煤柱的主要原因

煤炭开采工作具有一定的危险性，在开采的过程中煤炭开采人员往往是在地下进行开采，同时在开采的过程中会对煤矿周边居民的生命和财产安全造成一定的影响。煤柱能够在煤炭开采的过程中形成支撑的作用，保证开采人员和煤矿周边居民的生命和财产安全。目前，在开展煤炭开采的过程中煤柱是十分重要的安全保护措施，能够在搭建及使用的过程中得到安全的开采效果。

1.3保护煤柱设立过程中存在的问题

目前很多采矿企业在进行保护煤柱搭建的过程中存在着一些问题，这些问题会在一定程度上影响到煤柱的实际支撑作用。因为，目前在进行煤炭开采的过程中开采的深度在不断增加，在开采的过程中岩层和斜向移动角设计保护煤柱的过程中，留下的煤柱很多，这会在很大程度上影响到地下工作面的布置和相应开采工作的开展。因此，这种传统的方法已经不能够适应当前煤炭开采工作的开展，需要采用新的方法来开展工作。

2.深部开采保护煤柱设计的注意事项

2.1注意煤矿的整体开采深度

在进行煤炭开采的过程中存在着一定的危险性，因此在开展开采工作的过程中应当注意煤矿的整体开采深度。我国进行煤炭资源开采的时间较长，开采的整体深度在不断加深，因此在进行煤柱搭建的过程中应当根据实际情况来确定煤柱的整体尺寸。在开展搭建工作的过程中应当以地表为基点，充分考虑到地表建筑对于煤柱的作用力，对于煤柱目前的变形情况进行分析，应当采用相应的计算对煤矿的煤柱状况进行分析。在进行计算和分析的过程中可以采用微积分的方式进行计算，对于在不同深度下的煤柱的规格以及最大的承受能力进行分析，从而在进行搭建的过程中有所参照，进一步提升煤炭开采的安全性。

2.2注意煤矿的整体开采厚度

在开展煤矿开采和开发的过程中应当注意煤矿的整体开采厚度，因为目前在进行煤炭开采的过程中会出现地表沉陷等现象，这就使得开发厚度对煤柱的影响较大。在进行开发的过程中随着开发厚度的不断增加，会加剧地表的形变程度，会造成地面的移动。同时随着开发厚度的不断增加，搭建煤柱的尺寸也应当随之增加，但是煤柱的整体曲线在开发的过程中往往是随着厚度的增加趋于平缓，在进行计算和分析的过程中开采厚度为自变量、煤柱的整体宽度为因变量的一元二次方程分析方式。在开展相应工作的过程中应当利用这个规律来开展煤柱的搭建工作，保证煤矿开采的安全性。

2.3开采过程中注意地表的移动与变形

在进行每款开采的过程中应当注意地表的移动和变形，在成地表移动和变形的主要原因是低下矿物的开采导致周围岩层的位移与变形。同时，随着开采量的不断增加，开采区的空间在不断变大，这就导致开采区的顶部岩石发生一定的弯曲和变形，出现相应的层次分离，这会对开采人员的安全造成一定的影响。同时，地表的移动和变形会形成恶性循环，这会影响到煤柱的设计方法。因此，在进行煤柱设计的过程中应当注重在移动和变形影响下的设计，设计的过程中应当依据当地的地质状况，同时要进行相应的公式计算来开展设计工作，这样才能够真正发挥煤柱的价值和作用。

3.深部开采保护煤柱设计的有效解决方案

3.1开发深度的有效解决方案

在开展煤柱设计的过程中应当依据整体的开发深度来采用有效的设计和解决方案，从上文的分析中可以看出，煤矿开发的深度对煤柱的设计有着直接的影响。当开发的深度在1550米到1750米之间是，煤柱的宽会已经达到安全的开采深度，这时就不需要进行煤柱的应用了。因此，在开展设计的过程中应当依据具体的开发深度来设置解决方案，这样才能够更好地发挥煤柱的作用。

3.2开发厚度的有效解决方案

在开展煤炭开采工作的过程中，随着矿产开采厚度的不断增加，煤柱的整体尺寸在不断地发生变化，在开展分析和研究的过程中发现煤柱尺寸随着厚度的增加而呈现出非线性的增长状态，从数学分析来看其呈现一种三次函数的关系，而并非是简单的线性关系。在开展开采工作的过程中，开发的过程中应当保持在一定的程度，开发的厚度达到一定程度是可以不设计煤柱，因为整体的开采过程中已经具有较好的安全性。

3.3煤炭开采地表移动与变形的解决方案

在开展煤炭开采工作的过程中，印尼动感实现预测和计算地表的移动与变形情况，目前应用最多的方法是概率积分法。采用这种方法进行预测的过程中，能够对地表的移动和变形情况进行全面的分析，这种方法能够适用于任何地形，使用起来十分方便，预测的精度非常高。在开展预测工作的过程中可以采用电脑画出立体图像，这样能够更加直接地进行分析，这种方法已经在我国目前煤炭开采过程中被广泛地运用，能够有效地对煤柱搭建进行指导。

结语：

综上所述，本文在开展研究工作的过程中主要对深部开采保护煤柱的设计方法进行研究和分析，在分析的过程中首先对煤柱的相关概念进行了分析，其中着重对搭建煤柱的原因进行了分析。随后，保护煤柱设计过程中的注意事项进行研究和分析，主要有以下几个方面：注意煤矿的整体开采深度、注意煤矿的整体开采厚度、开采过程中注意地表的移动与变形等等，同时在开展相应工作的过程中应当根据具体情况设立不同的解决方案，主要如下：开发深度的有效解决方案、开发厚度的有效解决方案、煤炭开采地表移动与变形的解决方案。按照这些注意事项和解决方案来搭建煤柱，能够保证在煤炭开采的过程中更好地发挥煤柱的作用，保证开采人员和开采周边地区的安全，促进我国煤炭开采行业的发展。