黑龙江龙煤矿业工程设计研究院有限公司 黑龙江省七台河市 154600
摘要：现阶段，中国褐煤已探明储量为1303亿吨，约占全国煤炭总储量的16.50%，大部分褐煤需要合理开采。开采结束后，会留下底部的煤层。为了保证井端侧开采效率的全面提高，需要相关人员预留稳定性强的煤柱，科学设计运输路线，促进煤矿企业的安全生产。在侧壁煤层开采过程中，大部分倾斜煤层受到侧壁坡形的影响，增加了安全开采的难度，影响了煤矿的整体经济效益。影响边坡稳定性和可靠性的因素特别多,不同开采条件下,边坡稳定的影响因素也不同,研究人员可以结合地区煤矿的地形,设计一个更完美的采场边坡形式,从源减少开采煤层开采对边坡稳定性的影响。
关键词：井工开采；端帮煤层；边坡；稳定影响
1概述
煤炭发展“十一五”规划提出，要优先建设现代露天矿。“十一五”期间，中国露天矿煤炭总产量占全国煤炭总产量的十分之一。然而，露天矿边坡的稳定性一直是制约矿山安全开采的主要因素之一。目前，露天联合开采越来越受到人们的重视。采煤技术既能回收侧向残煤，又难于露天开采。同时，两者属于同一矿山，便于管理，提高了煤矿单位时间煤炭产量，有效提高了企业的生产能力。使用同样的地面运输系统也可以降低运输成本。虽然露天联合开采的经济效益和社会效益是明显的,它是对煤矿的安全生产具有重要意义,研究露天开采对边坡稳定性的影响的巨大的影响力以及开采上覆地层和边坡破坏时容易造成影响的范围扩展到斜率。
目前，“露天矿边坡工程研究”“露天矿边坡优化设计方法研究”“高陡边坡工程及计算机管理技术研究”“采场深部加陡及露天转地下的边坡稳定性研究”“高陡边坡综合治理措施研究”“露天矿边坡岩体类型的研究”“露天矿边坡稳定性分析综合集成智能研究”“高陡边坡破坏机理试验研究”分析已相对成熟，但是上述研究成果一般只针对露天矿采场边坡独立进行稳定性分析，而没有考虑井工开采对边坡稳定性的影响。
我国关于露天、井工联合开采的研究起步较晚，对露天、井工两者的联合开采和相互影响问题研究，还没有形成完整的理论。但是许多科研工作者对此做了大量前期工作，相关技术研究也取得了一定的进步。
2井工端帮开采技术的工艺流程与特点
2.1工艺流程
在井底有三种主要的采矿技术。首先，煤矿等高线开采技术主要应用于地表岩石较小，煤从盖层中移出后产生的阶梯顶部开采。其次，煤矿端侧煤炭资源的有效回收主要在煤矿周边进行；最后，沟式采煤技术，需要采煤人员跟随采煤趋势。
在进行井底侧开采时，采煤人员应按照有关规定选择采煤机。采煤机的生产效率要高，而煤层的厚度对采煤机的生产效率影响很大。如果煤层厚度在1.0~1.3m之间，煤层属于薄煤层，月产量可达到7.0×104 ~ 9.0×104t左右。当煤层厚度超过2.1m时，开采人员可采用截割头法，月产量可达12.0×104t左右。在厚煤层中，采煤机效率更高。
2.2特点
端帮采煤技术的不断改进，由原来的井巷工程采煤技术转变为亿螺旋钻、端帮联合采煤设备为核心设备的采煤工艺，比较现代化，目前的端帮联合采煤设备真正实现了无人化、自动化控制的目标，生产效率更高。该项技术作为全新的采煤工艺，在井工端帮煤层开采过程中，通过妥善运用该项工艺，能够将残留的煤炭资源有效回收，提升端帮煤层的整体开采效率。端帮矿井联合采煤工艺比较适用于顶底板可靠、平整度较高的煤层中，煤层的起伏度最好不超过12°，厚度在0.7~6.5m之间。因为端帮矿井联合采煤工艺的生产能力强、效率高、开采深度大的特点，在厚度较小的煤层开采中，具有非常好的应用前景。
3井工开采端帮煤层对边坡稳定性影响分析
3.1构建科学的采动边坡力学模型
如果边坡的岩石层受到严重破坏，边坡特别容易失稳。如果在采煤技术的应用中工艺参数不合理，将严重影响边坡的稳定性。在煤矿端帮采煤过程之中，想要提升边坡的安全性，开采人员需要预留出端帮边坡保护煤柱。结合矿山压力和上覆岩层运行规律能够得知，伴随端帮煤层的开采深度不断加大，上覆岩层受到越来越大的破坏，极容易出现冒落带与裂隙带、下沉带等，一旦“三带”接触到煤矿边坡，边坡出现严重失稳现象，降低煤矿的开采效率。
在构建采动边坡力学模型的过程之中，研究人员要了解当地的地形条件和岩层运动规律。因为井工开采端帮煤层属于9#煤层系列，顶部有厚度为7.8m的泥岩与厚度为7.0m的粉砂岩，而重要岩层的厚度则为16.0m。研究人员结合重要岩层断裂步距，并对当地的地形条件进行全面分析，构建更为合理的结构力学模型。一般来讲，井工开采采空区上端，很容易出现岩石移动角应力、位移影响区域。如果煤柱的留设宽度比较小，会对边坡稳定性影响特别大，因此，研究人员要严格控制煤柱的留设长度。
结合以往的设计经验能够得知，在保证煤层与边坡稳定性的前提之下，减少缩短煤柱长度。边坡稳定型计算公式如下：
式中：Fr———煤层开挖而引起的岩石侧向应力；
C———煤层块体的粘结力；
Wi———第i个条块的重力值；
准———岩体内部的摩擦角度；
βi———第i个条块的滑面倾斜角。
滑坡面产生较大触动，使得块体的粘结力不断下降，影响边坡的稳定性。
3.2数值模拟和现场实测要点
3.2.1数值模拟要点
在塌陷区，采动应力对边坡滑动面影响较大，边坡稳定性逐渐下降。在平衡态,精通矿山一面帮助保护煤柱垂直应力按照有关规定,结合数值模拟分析数据可以知道,精通采矿过程中,煤层上部地层断裂,逐渐下沉,采空区和裂纹区域,加上数量持续减少的保护煤柱,裂纹扩展速度,一旦斜率,可以导致严重的边坡不稳定现象。因此，研究人员需要结合当地地形条件，包括坡角，预留150m保护性煤柱，以确保从源头开始的端侧煤层的安全开采。
与地下煤矿不同，煤矿开采过程当中，很容易出现大量的端帮残煤，受开采矿道结构的影响，该类型煤炭资源开采过程中的安全隐患比较多，故研究人员需要结合煤矿端帮残煤开采时间，选择高校的开采工艺，使得端帮残煤资源得到更好回收。在开采煤矿端帮残煤资源时，边坡的暴露时间保持在3个月左右，开采时间与边坡暴露时间相同。
3.2.2现场实测要点
在现场测量过程中,研究人员可以利用心理契约——DBWY01表面位移测试系统,精确测量斜率和不动点的位置和每个检查点,可以知道大量的测试数据,结合当精通矿业帮助矿业相距300.0米,位置和边坡表面的地上,0.15米的最大位移,和边坡位移变化边缘的距离280.0米,斜率是更安全的。当端缝与边坡的距离为150.0m时，地表相对位移可达0.25m，边坡仍处于安全状态。
结束语
总之,通过构建一个科学开采边坡的力学模型,阐明数值模拟和现场测量的关键点,等等,它可以确保煤炭资源的更好利用好一端,降低煤层的影响在井边的斜率,并提高煤矿企业的整体效益。
参考文献
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