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孤岛综采工作面护巷煤柱理论技术研究-企业管理论文孤岛综采工作面护巷煤柱理论技术研究陈立军（河南理工大学能源科学与工程学院）摘要：随着煤炭产量的不断提升，造成采掘接替紧张，煤矿将回采边角煤柱，煤柱通常情况下位于采空区边缘，分为可回采和不可回采两种。
回采煤柱时容易引起采空区边缘的顶板的跨落，造成煤柱采空区一侧处于破碎区。
巷道在掘进期间，巷道的周边应力不断向巷道两侧转移，作用在煤柱体上，这种转移特别显现，破碎区的应力也会重新分布，导致煤柱承载能力不断下降。
因此，通过对需要留设煤柱的综采工作面提供基础理论，确保工作面在回采过程中，避免因周围压力而影响工作面安全回采。
关键词：孤岛护巷煤柱综采宽度1 工作面简况鹤壁煤业集团第六煤矿21072 工作面位于南一采区，煤层为二叠系山西组二1 煤层，东为2109 煤柱、2109采空区；西部为2105 采空区、南为2707、2109 采空区；北为209 采区皮带下山和209 采区轨道下山。
根据21072工作面内92 个实探煤厚点和70-3、682-2、71-14、71-13 四个地质勘探钻孔分析，可以将该工作面的煤厚分为四个块段：A1 块段煤厚为7.8m、A2 块段煤厚为8.4m、A3 块段煤厚为6.4m、A4 块段为实体煤煤厚为9.5m。
2 影响煤柱稳定的因素由于煤岩性质和煤柱内部的多种不连续、不规则面构成的煤柱，其稳定性取决于这两者及煤柱的外部地质条件（初始构造应力、顶底板约束情况、地下水等）[2]。
多年来国内外专家及学者通过理论推导、实验室煤岩试块强度的测定及数值模拟实验等手段来测定煤柱强度从而确定其稳定性，到现在还没有得到普遍适用的公式[3]。
在分析某个煤柱的强度时要具体情况具体分析，以煤岩材料和煤柱所处的外部地质环境为准，不能一概而论。
因此，选取了二个重要的、具有普遍影响煤柱稳定性的因素进行分析。
2.1 煤柱强度的尺寸根据Hustrulid（1976）研究，实验室数据可用下述公式换算为现场立方体试件的强度值：①现场立方体煤柱边长h 小于0.9m 时：式（2）中：σc，实验室测试单轴强度，MPa；σm，现场临界立方体试件单轴强度，MPa；D，实验室试件直径或立方体边长，m。
孤岛工作面生产技术浅析【摘要】庞庄煤矿实际生产过程中通过进行合理地选择支护方式和回采装备，优选工作面掘进准备，加强监测监控管理，较好地解决了孤岛工作面回采中出现的各种问题，不仅减少了生产成本，同时实现了工作面的安全生产，取得了良好的经济效益。
【关键词】孤岛面；生产技术前言徐矿集团庞庄煤矿是一座年生产能力260万吨的大型现代化矿井，坐落在江苏省三大都市之一的徐州市境内，矿区地理位置优越，水陆空交通十分便利。
现由东城、庞庄、张小楼三对井口组成，井田面积18.3平方公里，工业广场面积1.36平方公里。
张小楼新大井成功改扩建后深度达-1025米，为华东地区第一深井。
由于井田内地质构造比较复杂，开采时间较长，矿区出现孤岛工作面，两巷矿压显现明显，回采难度进一步加大。
1 工作面概况95202工作面介于15-1～16-1勘探线之间，16勘探线穿过本面，地面主要为农田。
95202工作面位于-1025m西一下山采区西翼；工作面浅部一侧为95200采空区，深部一侧为95204采空区；右侧靠近切眼处为K1大断层；上覆75202、75204采空区。
走向长度473m，倾向长（平距）131m，平面积61963m2。
煤层总厚为上分层加下分层厚度。
上分层煤厚1.3～2.2m，向切眼位置逐渐变厚，平均煤厚1.8m；该面夹矸发育，上下分层之间夹矸厚度0.3～0.9m，平均厚度0.6m；下分层煤厚0.8～1.2m，平均厚度1.0m。
f=3。
工业储量为235955t，可采储量224157t。
老顶为互层，厚度为1.98m，岩性为页岩与微波状砂岩薄层互层，以页岩为主，f=3。
直接顶为砂岩，厚度为10.70m，岩性为细粒，含黑色条纹，层理发育，下部致密。
f=4-5。
直接底为页岩，厚度为1.98m，岩性为灰黑色，致密，富含科达木等植物化石，f=3。
老底为砂岩，厚度为8.27m，岩性为细粒，以长石石英为主，富含棕褐色菱鉄质及炭纹，f=4-5。
该面构造相对简单，对回采影响较大的断层主要是：f4号断层。
新汶矿业（集团）有限责任公司回采工作面补充措施矿（井）名：赵官煤矿区队名：综采一区工作面名称： 2704工作面措施名称：孤岛采煤措施编制日期： 2020年12月28日措施编号： 2704—10#2704工作面采煤安全措施风险评价一、编制原因说明本工作面东为2705工作面现回采结束，西为2703工作面现在已经回采结束，2704形成孤岛工作面，为提高施工时安全性，确保施工安全，特编制本补充措施。
二、编制目的让职工明确施工方法和安全技术措施，指导现场安全施工。
三、孤岛工作面危害：孤岛工作面不同方向支承压力的迭加,是孤岛工作面开采中的一个重要特点。
采动过程中工作面上下巷道围岩会处于流变状态，并且受到高应力作用而加剧变形，严重威胁了人员出入和机械设备的正常运转；一定条件下，采场顶板覆岩结构失稳会对工作面支架造成冲击载荷，形成大面积片帮，严重时会造成支架压死、设备损坏，挤出的煤体会封堵工作面出口，同时导致瓦斯涌出量增加等工程灾害。
四、采取的针对性解决措施1、超前支护范围不低于50 m，确保超前支护强度，班班检查支柱初撑力，确保支护强度;2、增加端头范围内的支护强度,必要时加丛柱。
3、加强工作面顶板的管理，顶板破碎时及时过超前架，确保工作面正常推采。
4、加大对沿空留巷墙体及矸石袋子的充填质量管理，确保墙体质量，减少顶底板移近量，确保巷道高度和宽度。
5、对沿空留巷内顶板的锚索、锚杆及时捆绑，防止崩盘帽伤人，确保安全。
6、及时对沿空留巷变形支柱进行整改，确保支撑强度。
7、对沿空留巷底鼓严重的及时卧底，确保巷道高度。
8、对工作面及两巷进行观测，加强对周期来压期间的顶板及两巷管理。
五、安全技术措施1．本工作面所有作业人员必须学习本安全技术措施并签字作好记录。
2.每班必须开好班前会，值班交待好当班的工作任务和安全注意事项。
进入工作面后检查作业点范围内安全、通风、瓦斯等状况，发现隐患及时处理，确保安全出口畅通，安全确认后方可进行作业。
1．1 总体方案1．1．1概述315孤岛煤柱面旧巷不仅总长大，而且种类和形式多样，给回采带来很大困难。
从旧巷与工作面的层位（剖面位置）来看，分三种情况：①旧巷完全在工作面里，也就是说旧巷在采高范围内，通常称为本层（位）旧巷。
②旧巷在工作面上方，称为顶层旧巷，顶层旧巷也分为两种情况，一种是旧巷完全在工作面顶板上方，称为完全顶层旧巷。
对于315来说，就是指旧巷在工作面顶煤或顶板中，没有进入工作面；另一种情况指旧巷部分在工作面里面，也就是说旧巷顶板位置超过了采高，称为部分顶层旧巷。
③旧巷在工作面下方，称为底层旧巷，底层旧巷分为两种情况，一种是旧巷完全在工作面底板下方，称为完全底层旧巷。
对于315来说，就是指旧巷在工作面底板岩石中，没有进入工作面；另一种情况指旧巷部分在工作面里面，旧巷卧底半煤岩掘进时造成成这种情况，称为部分底层旧巷。
从旧巷与工作的平面位置关系看，也分为三种情况：①与旧巷平行，在315中包括各区段顺槽旧巷和与东总回联络的皮带联络巷等。
②与旧巷垂直或斜交，在315中包括东轨下山、东总回和与东轨联络的轨道联络巷。
③立交，在315中包括溜煤眼。
1．1．2 本层（位）旧巷（A）由于平面位置的不同，分两种情况，一是与工作面平行的本层（位）旧巷，另一个是与工作面垂直或斜交的本层（位）旧巷。
（1）与工作面平行（A —1）315范围内的各工作面顺槽旧巷，有许多是沿煤层底板掘进的，由于顺槽净高度大多不超过3米，因此这部分沿底掘进或留少许底煤掘进的巷道在采高范围内，工作面通过这类旧巷的总体方案是：①工作面伪斜开采。
在工作面顺槽前调斜角度5度，机头超前机尾大约12米。
②在工作面距离顺槽30m 以前，使用3.6×0.15×0.2m 板梁（板梁长度根据巷道宽度确定，应与巷道宽度相适应）和单体支柱架设垂直或斜交巷道的横向抬棚，使抬棚尽可能垂直工作面布置，抬棚一梁三柱，棚距为1m ，同一棚下的三棵支柱可均匀排列，但里排（靠工作面老塘侧）单体支柱支设在距板梁里侧端头600mm 处，以便工作面推透顺槽旧巷后支架前梁能逮住抬棚梁头。
孤岛工作面安全高效回采综合技术研究与应用针对平煤股份十一矿戊9-10-16120孤岛工作面高矿压、易自燃、顶板坚硬、采空区瓦斯异常涌出问题，开展了强化支护、强制放顶、邻近采空区抽放等综合技术的研究和实施，最终达到安全高效的目的。
标签：孤岛工作面瓦斯防治坚硬顶板安全高效1 工作面概况平煤股份十一矿开采的戊9-10-16120综采工作面位于一水平六采区西翼，采面走向长1640m，倾斜长198m，煤层厚度平均2.93m（含夹矸3.52m），煤层埋藏深度为642.71～707.33m。
该采面南部为十一矿戊9-10-16100采面采空区和香山矿的戊9-10-22110采面采空区，北部为十一矿的戊9-10-16140采面采空区，属于孤岛工作面。
2 主要配套设备3 回采综合技术应用3.1 两巷孤岛地应力防治问题该工作面为孤岛工作面，机风两巷均受临近采空区影响，巷道收敛变形严重。
因此，在两巷动压区以外150m采取了复合支护，在原有的锚网支护基础上增加36U支支护。
加强支护强度的同时，对其巷道进行拉底落道，以保证巷道的通风、行人、运输断面要求。
两巷超前支护段，上、下帮采用DZ25～DZ28型单体液压支柱配合HDJA-1200铰接顶梁沿走向各架设一排托棚，机巷靠转载机0.2m处增加一排托棚，风巷距上帮单体支柱0.8m处增加一排托棚，保证机风两巷三排超前支护不低于20m。
风巷移动式泵站后，沿巷道沿走向中心采用DZ25～DZ28型单体液压支柱配合HDJA-1200铰接顶梁架设一排托棚。
要求单体柱打成一条直线并联锁，顶梁全部铰接，单体柱全部用防倒绳拴好，并使用道木代替原有的柱鞋，来增加单体柱受力面积，减少单体柱钻底量，加强支护强度。
风巷超前段下帮铺设一部30m的40T运输机，采用反拉的方式，将风巷超前段扩帮拉底的渣及时运至采面机尾，以减少工人维修拉底的劳动强度。
3.2 防止瓦斯异常涌出措施由于该工作面为孤岛工作面，机风两巷均临近采空区，因此，采用低负压、大流量瓦斯抽放系统抽放上隅角瓦斯和机巷临近采空区瓦斯。
文件编号：GD/FS-3023（安全管理范本系列）孤岛综采工作面安全开采技术研究详细版In Order To Simplify The Management Process And Improve The Management Efficiency, It Is Necessary To Make Effective Use Of Production Resources And Carry Out Production Activities.编辑：_________________单位：_________________日期：_________________孤岛综采工作面安全开采技术研究详细版提示语：本安全管理文件适合使用于平时合理组织的生产过程中，有效利用生产资源，经济合理地进行生产活动，以达到实现简化管理过程，提高管理效率，实现预期的生产目标。
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1、研究背景童亭煤矿S1073工作面位于S107采区浅部，上部为已回采结束的S1071工作面，下部为已回采结束的S1077工作面，左至CF8-1∠60～70°H=5～15m断层保护煤柱，右至S107集中巷保护煤柱。
该面内煤层结构简单，煤厚平均在3.5米左右，煤层倾角为5°～17°，平均9°左右。
该面煤层整体呈单斜构造，工作面里段轻微褶曲发育，煤层走向与工作面斜交。
工作面外段断层极其发育，尤其较大断层DF8 ∠70°H=0～20m、S1071 FX17∠60°H=12m 将对回采有很大影响，预计采至DF8断层处的综采储量为32万吨。
由于S1071工作面和S1077工作面均已回采结束，致使S1073工作面成为孤岛工作面。
孤岛工作面不同方向支承压力的迭加,是孤岛工作面开采中的一个重要特点。
采动过程中工作面上下巷道围岩会处于流变状态，并且受到高应力作用而加剧变形，严重威胁了人员出入和机械设备的正常运转；一定条件下，采场顶板覆岩结构失稳会对工作面支架造成冲击载荷，形成大面积片帮，严重时会造成支架压死、设备损坏，挤出的煤体会封堵工作面出口，同时导致瓦斯涌出量增加等工程灾害。
因此，如何确定孤岛工作面回采时的防治措施，从而避免此类工程灾害的发生，实现S1073孤岛工作面的安全开采，成为摆在集团公司和童亭煤矿面前的一大问题。
目前，关于孤岛综采采场的矿压理论及安全回采实践已有一定的研究，但孤岛综采工作面开采过程中冲击矿压的防治及巷道围岩的控制等，仍是影响矿井生产的一大难题，尤其对于S1073孤岛工作面厚松散层薄基岩的特殊地质条件下，其相关的安全开采技术也具有其特殊性。
所以，开展S1073孤岛工作面安全开采技术研究，可以揭示厚松散层薄基岩孤岛工作面的矿山压力及其覆岩运动规律和特征，从而解决工作面顶板矿压的控制等一系列科学问题。
对于生产实践而言，防止了顶板事故的发生，保证了作业人员的安全和机械设备的正常运转，为童亭煤矿乃至集团公司的孤岛综采工作面的安全开采提供指导，具有十分重要的意义。
2、研究成果2.1 两巷矿压显现特征初期回采30m,两巷围岩没有没有太大变化和非孤岛回采变化一致;推进30m以后,两巷围岩开始剧烈。
回采期间,回风巷支承压力影响范围达120m,机巷支承压力影响范围达110m,回风巷支承压力峰值区为10～50m,机巷支承压力峰值区为l0～40m。
变化曲线如图一。
通过几个月的数据显现，回采速度对围岩变形的影响较大。
资料显现推进度越快,工作面底鼓和两帮移近量越小;推进度越慢,工作面底鼓和两帮移近量越大。
采取的针对性解决措施①超前支护范围由20 m改为40 m;②增加超前支护范围内的支护密度,加大巷道卧底量;③加强工作面顶板的超前管理;④对机巷巷自工作面向外40-50m范围内的巷帮下部进行扩帮,工作面上帮10-20m范围内对上帮进行扩帮，以增加巷道宽度保证工作面设备的拉移。
图一⑤对风巷超前20米范围内进行卧底，以保证回风断面和人行道高度。
距离工作70m-120m，工作面平均推进速度为2.5m/d。
缓升区顶、帮发生位移的时间为18-25天，机巷顶板位移速度一般为2 ～8 mm／d，帮位移速度为1-6 mm／d，其变化速度明显高于一般回采巷道，原因为相邻采空区的残余应力的存在，使其位移量分占总位移量的11.3%和11.1%。
升高区顶、帮发生位移的时间为12～16天。
即测点距采面7O～30 m范围内，机巷顶板位移速度一般为20～30mm／d，帮位移速度为15-26 mm／d，其位移量分别占现测期间总位移量的24.6%和24.4。
急增区顶、帮发生明显位移的时同为10～16天，即测点距采面0-3 0 m 范围以内，机巷顶板位移速度一般为30～100mm／d，帮位移速度为26-80 mm ／d，其位移量分别占现测期同总位移量的64.1%和64.5%。
为保证工作面安全出口畅通无阻，在采动支撑压力急增区必须加强超前支护，缓升区则无此必要，至于升高区是否需要加强支护，应视具体情况而定。
困该面为“孤岛”工作面，巷道受采动及相邻采空区残余应力双重影响，两巷压力显现明显，围岩变彤速度较大变形严重。
因此该面两巷超前支护距离控制在3 0-45m为宜，最低不能小于30 m。
⑥结论a从现测结果来看。
工作面周期来压步距7m，和其它综采面相比，来压步距小，端头无明显来压现象，但经常处于高压状态。
因此需对工作面端头加强管理。
b经现测数据整理分析和该面实际情况，两巷超前支护距离应控制在30-45m 为宜，最低为30m，才能保证两巷畅通无阻。
2.2孤岛工作面矿压显现规律研究S1073综采工作面支架的工作状态主要为初撑力,一次增阻,二次增阻,多次增阻和降阻4种形式。
初撑力状态时,顶板来压主要由煤体支撑,由于支架主动支撑故保持在初撑状态;一次增阻时,在工作面来压之前,工作面顶板下沉速度慢,随着顶板下沉支架载荷逐渐增大;经过一次下沉后形成一个暂时的平衡,减少了支架的载荷增加速度,经过一段时间后顶板再次快速下沉,使支架载荷增大速度加快,形成多次增阻。
降阻状态,工作面周期来压后,顶板压力较小,随着支架的前移,顶板冒落的矸石进一步充填采空区,减少了顶板传给支架的载荷,形成降阻。
从顶板来压监测结果看,孤岛工作面顶板压力较大,两端头和工作面中部顶板来压时,均有接近支架额定工作阻力的载荷出现,甚至有超过支架工作阻力的冲击载荷出现。
初采20 m内两巷没有变化,再往外推进,两巷巷道开始变形。
净煤柱较小(机巷5 m；风巷6米),随着工作面的推进,采空区与S10711和S1077采空区顶板悬臂梁不断增加,下沉,引起巷道顶煤与顶板离层且急剧下沉,造成巷道顶帮产生强烈位移;一般超前工作面煤墙35～45 m巷道变形就很明显,超前10～30 m范围内变形加剧,两帮水平收敛量达到0.6～1.2 m;顶底板移进量达到0.6～1.4 m。
当工作面回采约250 m时,两巷矿压显现比前期较剧烈,鼓底鼓帮、顶板下沉,有效断面缩小,影响了工作面的回采;超前压力剧烈影响距离约50m,影响距离大于100 m。
该工作面老顶断裂产生的周期来压具有持续时间长、强度大的特点,从机巷沿工作面到风巷,煤壁片帮逐渐增大,煤炮声响越来越强、越来越密。
经分析认为,这是开采引起的支承压力和老顶来压共同作用的结果。
在剧烈超前压力作用下, 上、下巷发生两帮挤出、顶煤下沉,导致断面收缩加快,有效断面减少很多;使通风和行人受阻。
S1073工作面是童亭矿第一个“孤岛”工作面，两巷压力显现明显，巷道收敛严重，对工作面生产不利。
为尽快了解“孤岛”工作面和两巷的矿压显现规律，为安全生产提供科学依据，在工作面进行了矿压观测，取得了大量数据，得出了“孤岛”面矿压显现规律。
2.3 沿采面推进方向的规律( 周期来压)在观测期间，采面连续推进时，每隔一段时间支护阻力升高一次，显然是顶板来压显现特征。
经过实测数据整理分析，“孤岛”工作面周期来压步距及影响范围：来压步距平均7m。
持续循环为2.1个，持续天数0.25天。
影响范围1.2m 。
3、应用推广情况孤岛工作面安全开采技术问题的解决已成为矿区发展需解决的主要技术难题，该问题的解决将会为提高矿区资源采出率，实现安全、高产、高效开采提供可靠的保证。
在解决s1073孤岛工作面安全开采中的相关技术问题上，做到了支护理念上的创新，技术体系上的创新。
项目研究成果可以在淮北矿区类似条件下得到进一步的推广应用。
4、经济效益和社会效益：该项目的成功应用为类似条件下孤岛工作面巷道布置、沿空掘巷围岩控制方案参数选取、孤岛工作面顶板稳定控制、冲击矿压预报与防治及工作面矿压分布规律等方面起到指导作用；同时提高了矿井煤炭采出率，减低了巷道返修率，有利于矿井可持续发展。
该项目采用的技术具有先进性和创新性，通过本项目研究，对童亭煤矿S1073孤岛综采工作面的安全开采提出具体措施，避免覆岩对支架的冲击载荷，减少顶板事故，保证人员人身安全和机械设备的正常运转，消除引发冲击矿压的隐患，创造显著的经济与社会效益。
揭示厚松散层薄基岩孤岛工作面的矿山压力及其覆岩运动规律和特征，从而解决工作面顶板矿压的控制等一系列科学问题。
对于生产实践而言，防止了顶板事故的发生，保证了作业人员的安全和机械设备的正常运转，为童亭煤矿孤岛综采工作面的安全开采提供指导，具有十分重要的意义。
可在这里输入个人/品牌名/地点Personal / Brand Name / Location Can Be Entered Here。
