单位文秘网 2021-07-24 08:11:22 点击: 次
安全生产的目的,避免因采空区对正常开采造成经济损失和不必要的人员伤亡的发生,必须要采取安全可行的防治措施。本文结合庆升煤矿实际情况以力学理论为支撑对采空区的失稳形式进行了详细的分析解释,并总结出了采空区对露天煤矿开采的具体影响的表现方面,最后,总结了针对露天煤矿实际生产中应该采取的具体防治建议。
关键词:露天煤矿;采空区;防治措施;处理
DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.01. 060
1 引言
现今,国内的露天煤矿大都是在井工开采的基础上经过一定的技术改造整合而来的。这是由于传统的井工煤矿生产产量较低,它们在设计和开采的过程中存在生产成本较高、煤炭利用率过低和煤炭损失浪费极为严重等弊端[1]。相比而言,露天开采则具备诸多丼工开采所没有的优势。首先相较于丼工开采形式来说,露天开采作业安全系数高,不容易造成财产损失、人员伤亡的情况;其次,露天开采受环境条件的制约比较小;再次,露天开采生产成本低,可以创造更多的经济效益;最后,露天开采最重要的优势在于这种方式作业下煤炭资源可以被充分地回收利用,减少了资源的浪费,有效地提高了煤炭资源的综合利用率。虽然露天开采的优势明显高于井工开采,但是露天开采也存在一系列的安全隐患。原井工开采遗留下来较多的采空区,因此,露天开采作业工程当中必须认真严肃考虑到这些不利因素并采取合理的防治措施。
2 地下采空区对露天煤矿影响的机理
分析采空区的构成形式,由于庆升露天煤矿是在井工开采矿山通过一定的技术改造而来的,根据地质资料可以看出其属于薄基岩类。顶板岩破断后垂直方向可大致分为垮落带、裂隙带和弯曲下沉带三部分。顶板岩层在破坏断裂之后形成的铰接岩梁属于砌体梁结构[2]。他的受力图如图1所示。
其中:
L——基本顶关键块长度
θI——岩块Ⅰ的回转角
P1——基本顶关键块荷载
PG——基本顶关键层重量
PZ——荷载层传递重量
分别对Ⅰ、Ⅱ的A点和C点进行受力分析可得岩块所受到的水平力T、基本顶岩块所受到的剪切力Q分别如下面两个式子所示:
分析上述两个式子即可判断影响采空区顶板稳定性的两个因素分别是岩块受到的水平力T和基本顶岩块所受的剪切力Q,有滑落和回转两种具体失稳形式。
3 地下采空区对露天煤矿影响的形式
(1)采空区内煤层容易自燃,进而形成高温井工火区。采空区遗留有大量的开采之后剩余的煤炭资源,巷道之间互相连通导致煤层之间空气流动性较好,所以极易发生煤层燃烧的状况。同时,采空区内会充满由煤层不完全燃烧而释放的有毒性气体,这些有毒气体的存在对作业人员的人身健康安全状况构成了极大的威胁。
(2)采空区对露天煤矿爆破作业的安全性问题构成了极大的挑战。由于采矿区内煤层随时会出现自燃现象,当作业人员和大量设备在作业过程当中将穿孔布置在采空区上方的时候,充填的炸药很可能会在煤层自燃产生的高温或明火的作用下造成提前爆炸的状况,因此会造成大量的生命财产损失。同时,爆炸产生的气体和采空区聚集的气体相遇,增加了爆炸的危险系数。
(3)原井工开采后遗留的采空区会出现顶板垮落坍塌的现象。而采空区的上部在作业的时候必然会出现钻机、车辆、工作人员等,当垮落坍塌发生在作业过程当中的时候必然会使相关工作人员和设备掉落到采空区当中去,给人员和设备安全造成巨大的威胁。
(4)采空区的存在会直接影响到露天煤矿边坡的稳定性。会使得边坡失稳,进而出现倾倒破坏。这是由于采空区顶板的垮落塌陷直接造成边坡结构岩体的下滑力变大,所以,沿着结构面将会出现不断发展的裂纹直至形成明显的裂缝,当裂缝贯穿整个结构体的时候,结构体会倾倒坍塌。
4 结束语
通过本文以庆升露天煤矿采空区对露天煤矿影响的力学机理和具体作用形式,总结出了针对露天煤矿在对地下采空区开采的时候需要注意的事项和具体的防治处理措施,对今后露天煤矿井工采空区处理提供了可行性的参考。此外,在今后的作业当中我们仍需保持高度的警惕,高度重视地下采空区的安全性问题,并且做到严格控制开采过程,对作业过程当中遇到的各种突发情况进行及时的处理,确保露天煤矿采空区作业的安全。
参考文献:
[1]武闯.内蒙古宝利露天煤矿对地下采空区的综合防治[J].《露天采矿技术》,2015(02).
[2]刘宝龙,谭军,黄占宙.汝箕沟矿区露天复采技术有关问题的探讨[J].《露天采矿技术》,2013(04).
作者简介:魏国栋(1986-),男,山东滕州人,本科,助理工程师。
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