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壁式采矿法广泛应用于中深部金属矿山的开采,其优点在于可以减少采场开挖量、提高采矿率和安全性等。然而,在采矿过程中,顶板稳定性一直是影响矿山生产安全的重要因素之一。而在壁式采矿法中,直接顶问题更是影响矿山安全和生产效率的主要难点之一。本文将就壁式采矿法顶板管理中的直接顶问题进行探讨。
一、什么是直接顶问题?
在使用壁式采矿法开采深部金属矿,需要对下伏岩体进行掏空,以达到采矿的目的。掏空下伏岩体后,上伏岩体的岩片就会骤然失去支撑,如果不采取有效的支护措施,就可能发生岩体垮塌、位移、掉块等异常事故。因此,在壁式采矿工作面上方设置了一定厚度的支撑设施,即为顶板。顶板在采矿过程中,起到保护采矿工人、设备和环境的作用。但顶板并不是一块固定不变的板子,随着采矿工程的逐步推进,顶板也会发生不同程度的变形和位移。而直接顶问题,就是指采矿工程中下方采空区的上伏岩体与顶板之间的接触面,也就是接触面的变形和位移所引发的顶板稳定性问题。
二、造成直接顶问题的原因
直接顶问题的出现原因是多方面的,主要包括以下几点:
:不同类型的岩石具有不同的力学性质和承载能力。在采矿过程中,下伏岩体会失去支撑,上伏岩体的压力会增大,岩石的强度和承载能力也会发生变化。如果采矿压力大,岩石力学性质差,就容易导致直接顶问题的发生。
:采矿过程中,下伏岩体被掏空后,上伏岩体会受到压力的作用,压力强度是直接顶问题的主要影响因素。采矿压力太大、压力分布不均匀,都会加重直接顶问题的发生。
:采矿过程中,顶板支护结构的稳定性和合理性对控制直接顶问题起着至关重要的作用。强化顶板支护结构、合理设计支撑方案,可以减少直接顶问题的发生。
:不同的采矿方法对直接顶问题也有不同的影响。例如长壁采煤等采矿方法不需掏空下伏岩体,不容易发生直接顶问题。
三、如何解决直接顶问题?
针对直接顶问题,需要采取一系列的措施进行解决,保证顶板的稳定性和采矿安全。具体措施包括:
:可使用锚杆、桁架、空心锚杆、双排桁架等方式强化顶板支撑结构,加强对顶板的支撑和稳定。同时要针对不同采场情况采用不同的支护结构,并根据采场不同时间段的变形情况进行相应的补充和调整。
:调整采矿进度,减小顶板受力范围,降低顶板的承重压力。同时,根据不同采场的地质和岩石力学特征,合理确定采场大小及采矿间距,以进一步减少顶板变形和位移的发生。
:在采矿过程中使用高科技监测技术,如脆弱性微震、变形光学测量仪、伪应力静力测试等,实时监测岩体变形和破坏情况,并及时做好应急处理和调整措施。
:做好矿工的安全教育和培训,提高矿工安全意识和应急处置能力,减少直接顶问题所带来的人员伤亡和经济损失。
四、总结
直接顶问题是壁式采矿法顶板管理中的难点之一,需要对起因进行深入研究,并采取合理的措施进行处理。对于直接顶问题的解决,其核心是保证采矿安全和顶板稳定性。加强顶板支护设计、合理调整采矿进度、采用高新技术监测和加强矿工培训等措施都是非常必要的,同时也需要不断探索创新,打造科技化、智能化、绿色化的壁式采矿工作面,为煤炭行业的可持续发展提供必要的支撑保障。