井工采煤地质力学实战，矿压灾害到底怎么防

难在什么地方呢? 难在地下没有人能看得全面。在山西的老矿区, 一个采区的底部, 通常隐藏着七八条断层。这些断层的落差大小不一,有的只有几十厘米井工采煤地质力学, 有的甚至达到了十几米。岩层的厚度也是不断变化的。当你在建立模型的时候假定物质是均匀且各向同性的。

另外还有一个难以处理的麻烦之处就是尺度问题。微裂纹发生扩展的时候, 这个尺寸只有毫米那么大小。矿柱如果出现失稳的情况, 其影响范围达到了十米的数量级。而老化的采空区在地表产生沉陷时, 又是百米的量级。在不同的层级上, 控制这一切现象发生的方程是完全不一样的。 如果你非要使用同一套构建的数学关系去强行套用各种情况所得到的结果肯定会偏离真实状况。真正可以在实际工作中应用的模型必须根据不同的层级、不同的尺度进行分别搭建。这是一项非常繁琐细致的苦差事, 完全没有办法催促着加快进度, 只能慢慢来做。

一旦到了现场, 有三件东西是绝对不可或缺的, 这就包括了数值模拟、相似材料模拟以及现场的矿压观测。很多的年轻同事把眼睛全都盯着数值这一块, 他们心里头想的可能就是花点功夫去建立一个三维模型, 然后让机器跑一下, 事情就算做完结了。 可是像我这样干过这么多年的老手, 越来越深刻地意识到一个道理, 那就是进行现场矿压观测, 这个才是最为基础和根本的事情。你只要在综采面里每一架支架上面装上一个压力传感器, 等到回采工作开始的时候把这些数据拉出来进行查看, 无论是冒顶现象的发生时间还是片帮现象的显现时刻,又或者是在煤与瓦斯突出发生之前应力出现的突变状态这些全部都能看出来井工采煤地质力学, 模拟这种手段是属于一种推演过程, 观测这种手段是属于一种校验过程, 只有这两个方面的机制同时发挥作用才能算是可靠的。

为了让大家能听得更明白, 我提一下我以前干过的一件事。那是二〇一九年碰到的一个矿, 等采煤机一直往前推进, 直到把工作面的尽头都走完了, 这时候头顶上的直接顶是泥岩, 里面还夹着薄煤层, 下面的老顶则是砂岩, 厚度大概有四十多米这么厚, 刚一开始来压力度的时候, 距离拖得特别长。

面对这种情况, 我们把支架最初的支撑力从原先的八兆帕拉高到了十二兆帕, 除此之外, 还在老顶的正上方搞了一排钻孔来做卸压处理。那次来压制动的过程中, 平安地没出任何事故, 工作面也顺顺利利地把最后一点都没剩下。

矿压力在井下属于那种看不见的力量, 当你站在转载机旁边时, 要是能听见顶板发出咣的一声响, 或者是看到支架压力表里的指针一下子猛跳到某个位置, 这就代表了它在传达信息。井工开采煤层的地质力学研究工作, 其核心内容就是把这种听起来像是在说话的现象, 转译成为能够预先发出警报的具体数值。 这项技术并不具备吸引力, 也不可能写出什么华丽的复杂公式, 但是每一次该项工作成功阻止灾难发生的情况背后, 其实都直接关系到工人的生命安全。我目前还在采矿现场的入口处来回走动, 预计在下一批次的测量数据点会在下周被提取出来供使用。