摘要：随着社会经济的发展与进步，人们的生活水平不断提高，对煤炭资源的需求量也随之增加，本文我们将以A地区为例，对该地煤矿的煤层等实际问题进行分析，并且与力学模型相结合，对露天煤矿边帮压煤充填开采技术进行探究，要想将这一探究实际应用，首先就要对各阶段围岩特征进行分析、利用专业软件进行模拟充填，之后对计算结果进行准确的分析，这样才能完成边帮压煤充填技术的实践，促进了该地区煤矿企业收益的提高，下面我们就将对这一技术进行具体研究。
关键词：露天煤矿；边帮压煤；充填开采；技术；研究
经过我们对相关资料的调查与分析，可以了解到，煤炭资源在我国能源消费结构中占有较大比例，由此可见，煤炭资源是我国的主体能源之一，露天煤矿安全、高效生产，对于国家能源安全战略的顺利实行具有重要意义。在我国煤矿的总数额中，露天煤矿数量占有百分之六，但是在全国煤炭产能总量中，露天煤矿的产能却占到了百分之二十左右，由此可见，露天煤矿产能的增加，对于我国煤炭产量的增加具有重要作用。
1.对露天煤矿边帮压煤充填开采的实际情况进行概述
我们可以了解到，A地区煤矿中的各个煤层底板与顶板，大部分是由灰白色细粒砂岩组成的，其中一小部分是由深灰色砂质泥岩组成的，它的岩层是由软弱逐渐变为坚硬的。现阶段，A地区所开采的煤矿为3、4煤层，该煤矿的下部煤层还没有完全剥离，整个煤矿的煤炭资源储量大概为45.63Mt，边帮压煤的资源储量大概为16.28Mt，约占总资源量的35.63%，占比较高。要想提升露天煤矿可采储量，尽量降低生产过程中煤损失率的同时，首先就要提高露天煤矿边帮压煤资源回收率，并且要求边帮的稳定性能够得到保障，该煤矿为了更好的对边帮煤炭资源进行回收，对其采取了留煤柱的方式。但是经过我们的实践研究发现，采取留煤柱的方式，虽然在一定程度上能加强边帮煤炭的回收，但是设置留煤柱，也会造成煤炭资源大量浪费的现象产生，由此可见，现阶段A地区边帮压煤开采技术还存在一定的问题有待解决。
2.边帮压煤充填采煤工艺分析
要具体分析边帮压煤充填采煤工艺，我们首先就要了解以下几个步骤：连续采煤机的应用、充填系统、带式输送机的应用以及集中控制系统，也就是说，边帮压煤充填工艺由上述步骤实现的，我们通过对煤层赋存条件的分析，可以了解到，要想有效的缩减各采硐空顶时间，从而减少采硐对边帮围岩的影响，首先就要准确的掌握对已采采硐进行充填的时间，并且以分组开采的形式对各煤层进行边帮采硐开采，这里需要注意的是，各小组之间不能同一时间进行采硐，要进行间隔性的开采。要想使开采后边帮的稳定性得到保障，还需要充填已开采的奇数采硐，并且将移动充填站在采坑内进行布置，充填站的组成结构是比较复杂的，其中比较主要的包括：岩石破碎站、带式输送机、移动搅拌机、充填泵以及原料仓。边帮采煤作业期间，需要保留80米宽以上的作业平盘，这样才能保证各边帮压覆煤层底板布置边帮采煤设备能够正常工作，与此同时，还需要根据露天煤矿施工机械型号大小确定保安平盘的宽度应大于等于5米。边帮压煤充填采煤工艺大大提高各煤层资源回收率。我们现在可以了解到，A地区的煤矿企业对4煤层采取了边帮压煤充填采煤工艺进行回收，在煤矿有限的空间内，对边帮压覆的4煤层进行了充填开采，煤采出后又将采硐进行充填，再回收边帮压覆的3煤，在这样的情况下，3、4煤层分别到界的开采方式，在水平层面都能够满足其开采的安全距离，并且边帮的稳定性能够得到保障。这样的露天煤矿边帮压煤充填开采方式，不仅能够使煤矿的开采效率得到提升，还能够有效的防止煤炭资源浪费现象的发生。
3.对露天煤矿边帮压煤充填采煤工艺的参数进行具体分析
如果煤层顶板岩层没有采取支护措施，那么在这样的情况下，顶板岩层的极限悬露跨度对于边帮压煤各采硐宽度具有直接影响，弯拉破坏为边帮采煤采硐顶板破坏的主要形式，我们将通过力学对弯拉破坏形式以及采硐宽度进行具体分析。在采硐开采之后，煤矿的格局变成了采硐与煤柱间隔分布的形态，在这样的情况下，煤柱所受到的力是最大的，全部岩层的力也将由煤柱承担。又因为岩层断裂步距大于采硐宽度，所以顶板不会垮落下来，这一工程的原理与“桥墩”的工程原理是比较相似的。我们通过这一原理，也可以分析出来，露天煤矿中煤柱所需要承受的力，与自身宽度以及左右各一半采硐宽度覆岩应力是息息相关的。
要想使采硐煤柱的稳定性得到保障，就应将采硐煤柱最大承受的垂直应力控制在合理的范围内，使其小于或者等于煤体单轴抗压强度[1]。
4.具体探究与分析采硐围岩变形破坏的特征
4.1建立具体的数值模型
我们通过对A地区露天煤矿边帮压煤充填技术的分析，可以了解到该地区煤矿中3、4煤层边帮压煤的具体数据，并且可以通过迈达斯GTSNX软件，建立地质数值模型，通过岩土工程有限元法、极限应力法进行具体分析，我们下面将以该煤矿的4煤层为例，对其煤矿边帮压覆充填开采围岩变形特征进行探究[2]。
4.2具体分析采硐开采阶段围岩的特征
我们通过力学可以对采硐开采阶段的数据进行具体计算，我们所知道的数据有：该煤矿4煤层采硐宽度为3.38m，而采硐煤柱的宽度为3.49m，我们为了方便对其进行计算，可以在实际计算时，取二者的平均值，该阶段主要内容就是，通过数值模型对4煤的边帮压煤进行实际的开挖计算，从而建立开挖数值模型。通过对其的实际计算，我们可以知道，边坡受到煤矿中4煤层各采硐开采的扰动是比较小的，在各采硐开采之后，露天煤矿的边帮整体都是处于稳定状态的，在这样的情况下，边帮中部就是4煤层顶板垂直位移的最大区域，而边帮的左右两侧以及边帮中部，都呈现了相继递减的趋势。与此同时，4煤层的现阶段边帮底板整体会出现应力集中的现象，由此可见，在这一阶段，露天煤矿边帮区域整体都呈现相对稳定的状态[3]。
4.3具体分析采硐充填阶段围岩的特征
在这一阶段中，我们需要分析边帮围岩特征、对4煤层进行采硐充填、通过具体的数值软件分析充填后对边帮稳定性的影响。在通过对数据的分析与计算之后，我们可以了解到，因为煤体强度小于充填体强度，所以在对各采硐充填之后，露天煤矿整体会处于比较稳定的状态，采硐煤柱所承受的压力会在充填体的加入后，得到有效的缓解，从而更好的起到支撑的作用。在这样的情况下，4煤层顶板下沉现象在充填后，也会得到一定程度的缓解，顶板下沉的幅度会大大缩小。与此同时，由于充填体在加入后，对边帮整体都会起到一定的支撑作用，所以也有效缓解了各采硐煤柱所承受的压力。除此之外，我们还需要对采硐煤柱开采阶段围岩特征进行分析，在这一阶段，工作人员已经实现了对已充填采硐间煤柱的开采，之后无需在进行充填，在这一过程中，露天煤矿边帮整体依然处于稳定状态。
总结语:
综上所述，在新时期的社会背景下，各行各业对于煤炭资源的需求量都在逐渐增加，而我们通过调查与分析可以了解到，露天煤矿在我国煤矿总产值中占有重大比例，而边帮煤炭在露天煤矿中所占的比例也是相对较大的，由此可见，合理的煤矿边帮压煤充填开采技术，对于煤矿企业效益的增加、资源回收率的提高具有重要意义，本文我们以A地区为例，对露天煤矿边帮压煤充填技术进行了具体的分析，希望能够为相关人员的研究提供一些参考依据。
参考文献：
[1]吕进国, 韩阳, 南存全, . 黑岱沟露天矿端帮压煤井工开采覆岩与地表变形破坏规律研究[J]. 采矿与安全工程学报, 2019(3):535-541.
[2]刘金梅. 煤矿充填开采工作面机电设备配套技术应用研究[J]. 山西煤炭管理干部学院学报, 2018(1):14-17.
[3]张雷. 煤矿塌陷区的充填开采保护土地技术与土地复垦治理技术[J]. 科学技术创新, 2017(9):132-132.
作者简介：于水（1986.10~） 性别：女 民族：满族 籍贯：辽宁 学习：本科 现工作单位：新疆煤炭设计研究院有限责任公司