由于综放工作面开采空间大，对围岩扰动剧烈，极易诱发煤壁片帮、冲击地压等煤岩动力灾害，对安全开采造成严重干扰[1]。针对工作面煤壁高应力集中问题，目前常用的防护措施有：强支护措施，包括增加支架支撑阻力、向顶板岩层施工锚杆（索）等；卸压防灾措施，包括大直径钻孔卸压、煤层爆破卸压、顶板切顶卸压等，其中煤层大直径钻孔卸压技术以其操作简单、技术门槛低、对围岩扰动作用小等优点，应用较广泛[2]。以徐矿集团张小楼矿2341综放工作面为工程背景，基于工作面顶、底板岩层物理力学特征，采用FLAC3D模拟分析工作面采空区周边应力分布特征，并介绍了大直径钻孔卸压防灾机理及其施工工艺。

然而，为了生存，为了发展，白云艺中人坚定信念，克服重重困难，想尽办法争取政府部门支持，千方百计借助周边社区、民间艺术家和高等院校专家学者的力量，全力调动教师的积极性，充分挖掘学生的艺术潜质，克服文化课程基础薄弱的短板，用百倍的努力攻坚克难。

1 工程概况

徐矿集团张小楼煤矿2341工作面为综采放顶煤工作面，工作面长约190 m，地表标高+23～+33 m，平均标高+26 m。工作面主采8#煤层，煤层厚度3.3～4.3 m，平均厚 3.8 m，煤层倾角 6°～13°，平均9°。工作面煤层底板标高-923.9～-943.8 m，平均为-934.7 m，属深部开采工作面，煤岩原始应力较高。工作面巷道布置如图1。

2341工作面主采煤层呈条纹状，节理裂隙较发育，上部赋存均厚0.2 m的伪顶，以铝土质泥岩为主，砂泥质结构，一般随工作面回采而直接垮落。伪顶上方为均厚2.4 m砂质泥岩层，层理较明显，为工作面直接顶，在工作面回采过程中常能形成一定长度的悬顶结构，与工作面支架相互作用，并影响着工作面矿压显现特征。直接顶上部为均厚10.5 m粗粒砂岩基本顶，厚度较大，易在工作面采空区上方形成大面积悬顶，可传递水平作用力，为工作面前方应力集中的主要影响因素，其破断时对工作面有动载应力扰动，极易引发煤层片帮、工作面压架、冲击地压等安全事故。煤层直接底为均厚4.3 m细砂岩层，基本底为均厚5.6 m粗砂岩层。

  

图1 2341工作面巷道布置

工作面初次来压时，基本顶粗粒砂岩层将形成“O-X”破坏形态[3-4]，同时采空区上覆岩层载荷将向采空区周边煤岩体转移，进而形成高应力集中区。由于煤层顶、底板赋存有厚硬砂岩层，厚度大，强度高，不仅可形成悬顶导致工作面前方煤体应力升高，并且对煤层具有明显的夹持作用，在基本顶周期来压或过地质破碎带时，极易造成工作面前方煤层失稳破坏，进而引发煤岩动力灾害。

2 数值模拟

2.1 模型构造

为分析2341综放工作面开采对煤岩体应力扰动影响，定量化研究综放工作面前方煤体超前支承应力分布特征，采用FLAC3D数值分析软件，基于工作面开采地质条件，模拟分析工作面开采后围岩支承应力分布特征。模型各岩层采用莫尔-库仑本构模型，模型尺寸长×宽×高为800 m×600 m×110 m，模型底边及四周为固支条件，最上层岩层均匀施加21 MPa的应力载荷，数值模型如图2。

模型各岩层物理力学参数选取基于工作面煤层及其顶、底板岩层特性，并对基本顶以上及基本底以下岩层进行简化处理。数值模型各岩层具体物理力学参数见表1。

  

图2 数值模型

 

表1 数值模型各岩层物理力学特性

  

岩性 密度/（kg·m-3）体积模量/GPa剪切模量/GPa黏聚力/MPa内摩擦角/（°）抗拉强度/MPa粗砂岩细砂岩砂质泥岩铝土泥岩8煤2 600 2 500 2 430 2 400 1 700 9.3 11.2 12.2 11.3 10.6 7.5 7.1 7.5 7.4 7.6 1.4 1.8 1.4 1.4 1.3 37 32 36 32 22 1.4 2.1 10.5 2.3 0.8

2.2 模拟结果分析

大直径卸压钻孔可为煤岩体变形提供位移空间，钻孔周边煤岩体沿钻孔径向方向变形，释放煤岩体内积聚的弹性变形能。同时，钻孔周边将发生裂纹扩展现象，裂纹扩展并相互间贯通形成宏观裂隙，使煤岩体弹性模量、破坏强度、残余强度等力学特性降低，弱化了煤岩体动力灾害危险。

  

图3 采空区周边应力分布云图（单位：MPa）

从图3可以看出，工作面开挖后采空区周边岩体出现应力集中现象，在工作面超前支承应力峰值达到55.5 MPa，应力集中系数约2.5。由于工作面超前支承应力集中区与开采工作面相距较近，若发生高应力下煤体破坏失稳，极易对工作面正常回采造成扰动影响。整体上距离采空区越近的煤体，其受采动影响越剧烈，应力集中程度越高，距离采空区越远，其受开采扰动影响较微弱，无明显应力集中现象，如距离采空区边缘50 m以外，煤层垂直应力约为21 MPa，接近原始应力状态。

笔者对四种化成箔分别配合非水系电解液和含水量约5～10%电解液制 400WV4700uF铝电解进行 90℃寿命试验，结果见表 4、表5。上述实验、分析及试验数据说明：（1）C1低漏电流无机酸化成箔：皮膜抗水合差（7小时高压水煮无耐压）、漏电流小，配合非水系电解液可以做长寿命产品，结合化成箔强度及化成容量转化率分析，C1适合工业用长寿命大型铝电解，在实际使用中要求电解液必须含有水合抑制添加剂，电解液用化学品的稳定性要好且最好低含水。

综上所述，由于工作面上覆直接顶、基本顶对采空区覆岩载荷的传递作用，使采空区覆岩载荷向周边煤体转移，导致工作面前方煤体形成支承应力集中区，且支承应力峰值点距回采工作面较近，煤体在高应力作用下易发生破坏失稳，进而引发煤壁片帮、顶板下沉、冲击地压等事故，因此需采取卸压措施降低工作面前方煤体应力集中程度，从而降低工作面发生煤体破坏失稳灾害的危险性。

（2）试验区周围必须设保护带，玉米、大豆保护行不少于4行，保护头不少于3米；小麦保护行不少于6行，保护头不少于3米；水稻保护行不少于6行，不设保护头。

3 大直径钻孔卸压措施

3.1 大直径钻孔卸压机理

实验表明[5]，裂隙较发育的煤岩试件，抗压强度、弹性模量、残余支承强度均低于裂隙不发育煤岩试件（图4）。裂隙不发育的煤岩体，在发生破坏失稳前积聚的弹性变形能较高，因此失稳破坏时释放的能量也较高，破坏剧烈，煤岩碎屑动量较大。相反裂隙较发育的煤岩体，积聚弹性变形能的能力较低，发生煤岩动力灾害的可能性及剧烈程度较低。因此，可通过改变煤岩体内裂隙的分布状态来降低煤岩体发生动力灾害的危险性。

1）在进行下一次割煤工序前，按大直径钻孔布置参数，在工作面煤壁侧施工大直径卸压钻孔。

  

图4 裂隙对煤体应力-应变曲线影响

根据煤矿采场矿压理论[1，3]，工作面自开切眼向前开挖，其上层伪顶铝土质泥岩，由于其厚度小、强度低，将随工作面回采而随采随冒。直接顶砂质泥岩自身具有一定的稳定性，在工作面支架的支撑力作用下可形成特定的稳定结构，其自身载荷一般全部作用于支架上，对工作面支架形成给定载荷支撑状态，直接顶砂质泥岩不能传递水平应力，对工作面超前支承应力影响较小。直接顶上层为基本顶粗粒砂岩层，强度高、厚度大，可形成自稳状态的砌体梁结构，进而将转移采空区覆岩载荷至工作面前方煤体，并在工作面前方形成应力集中区（图3）。

在工作面煤体侧施工大直径钻孔后，煤体裂隙密度增加，物理力学性质将发生改变，从而工作面超前支承应力分布曲线也发生改变（图5）。工作面超前支承应力曲线在施工大直径钻孔后主要发生3方面变化：其一为超前支承应力峰值降低，煤体裂隙密度升高后，破坏强度极值降低，促使支承应力曲线上煤体弹性变形与塑性变形交接处的峰值应力降低；其二为支承应力峰值点向煤体深部转移，支承应力峰值点与工作面距离增加，即峰值点位置远离工作面，增加了工作面前方塑性变形区范围，相当于增加了工作面卸压保护带宽度，有利于减缓煤岩失稳对工作面冲击破坏作用；其三支承应力分布曲线更加平缓，即支承应力变化梯度降低，减少煤岩体破坏时的大幅度应力降低，有利于防治煤体失稳破坏。可见，大直径钻孔可降低超前支承峰值应力、增加工作面前方塑性卸压保护带、降低煤体间应力梯度值，有效改变工作面前方煤层应力分布状态，降低工作面煤岩动力灾害危险。

  

图5 大直径钻孔对工作面超前支承应力影响

3.2 大直径钻孔施工工艺

2341综放工作面存在明显煤壁片帮现象，为防止工作面煤壁侧发生煤体失稳动力灾害，决定检修班在工作面煤壁侧实施大直径钻孔卸压措施。

2）安排2个打钻队，分别由轨道巷、运输巷开始向工作面中部每间隔3～5 m施工大直径卸压钻孔，钻孔间距根据煤壁破坏状态进行适当调整。

3.2.2 施工大直径钻孔注意事项

寄存图书之目录，本馆有公表之权，但原主得附加限制条件。四、寄存图书满十万册以上者，得要求专室庋藏。五、寄存图书之运费由本馆负担，至领回时之装运费用由原主自措。

“人类就得以根据总是最新的需要和意图来充实他的‘世界’。于是，在遗忘存在者整体之际，人便从上述他的打算和计划中取得其尺度。他固守着这种尺度，并且不断为自己配备以新的尺度，却还没有考虑尺度之采纳的根据（der Grund der Maß-nahme）和尺度之给出的本质（das Wesen der Maßgabe）。”［3］196人在一些全新的具体的目标和尺度上前进了，但在存在的真理问题上却并没有进步，而是出错了，人愈加把自己当作主体，当作一切存在者的尺度。海德格尔称之为人的“固执”：

3.2.1 大直径钻孔施工参数

长链非编码RNA(long noncoding RNA，lncRNA)传统的定义是长度大于200碱基的RNA链，并且无蛋白质编码能力。现有的研究表明lncRNA可以参与调控转录[7]、翻译[8-10]、蛋白质细胞定位。本文试图找寻新的可能有重要功能的lncRNA，通过挖掘TCGA胶质瘤数据库发现lncRNA ASB16-AS1在胶质瘤组织中显著上调(P<0.001)，且ROC曲线的曲线下面积>0.85，这证明了lncRNA ASB16-AS1有深入研究价值。在本实验中我们证实lncRNA ASB16-AS1能促进胶质瘤细胞的增殖、侵袭、迁移。

3）卸压钻孔施工后，工作面可向前推进10 m距离，以保证工作面前方有不小于5 m的卸压保护带，如图6（a）。下次大直径钻孔开孔位置位于上一循环大直径钻孔的中间位置，如图6（b）。

  

图6 大直径卸压钻孔布置方案

大直径钻孔布置如图6，钻孔直径130 mm，单排布置，间距3～5 m，钻孔中心距底板1.5 m，垂直于煤壁，钻孔深15 m。大直径钻孔施工工序如下。

1）严格按照设计位置及参数施工大直径钻孔，防止钻孔深度不够，漏打钻孔等问题。

2）记录钻进过程中遇到的动力现象，如卡钻、抱钻、顶钻等。

3）严格控制工作面推进距离，保证工作面前方有不小于5 m的卸压保护带宽度。

3.3 大直径钻孔卸压效果

工作面施工大直径钻孔卸压过程中，采用直径42 mm小钻孔，以其每米钻出煤屑质量为指标，检验工作面煤体大直径钻孔卸压防护效果。工作面自开切眼至回采104 m时，工作面最大钻屑量变化如图7。容易看出，工作面最大钻屑量分布于2.7～3.6 kg/m之间，工作面回采0 m时，工作面最大钻屑量3.6 kg/m，分析认为煤体长时间受支承应力影响破碎较严重。回采22 m时，工作面最大钻屑量为3.4 kg/m，分析认为基本顶初次来压影响。整体上工作面回采过程中最大钻屑量值均小于危险临界值为4.8 kg/m，表明大直径钻孔卸压措施对工作面支承应力弱化作用较好，达到防灾需求。

  

图7 最大钻屑量随工作面位置变化情况

此外，与相邻采区未施工大直径钻孔卸压措施工作面对比发现，2341工作面施工大直径钻孔卸压措施后，虽然顶板下沉量增加，但煤壁片帮现象显著减少，且在回采过程中未出现压架事故。

4 结论

1）2341综放工作面开采空间大、扰动剧烈，超前支承应力峰值高达55.5 MPa，应力集中系数约为2.5，易引发煤岩动力灾害。大直径钻孔能增加煤岩体裂隙密度，降低煤岩体弹性模量、残余强度等物理力学参数，进而改变工作面超前支承应力分布特征，有效降低超前支承应力峰值、增加峰值点与工作面距离、降低支承应力变化梯度。

2）2341综放工作面采用大直径钻孔卸压措施后，工作面最大钻屑量分布于2.7～3.6 kg/m之间，小于危险临界值4.8 kg/m，表明大直径钻孔卸压措施对工作面支承应力弱化作用较好，达到防灾需求。

3、稿件请按《腐植酸》杂志征稿格式撰写，电子文本要求用word格式录入。投稿时请注明“会议征文”字样。 电子文本请发至：chaia@126.com。纸质文本请寄至：北京市西城区六铺炕街1号，中国腐植酸工业协会收；邮编：100120。

参考文献：

［1］ 秦子晗，蓝航.高瓦斯综放工作面超前支承压力与瓦斯涌出关系分析［J］.煤矿安全，2012（4）：115-117.

［2］ 王绪奎，孙磊.综采工作面过中间巷工程技术实践［J］.煤炭技术，2017，36（8）：57-58.

［3］ 张海峰.浅埋深不规则综放工作面矿压显现规律研究［J］.煤炭科学技术，2015，43（7）：45-49.

［4］ 谢广祥，杨科.采场围岩宏观应力壳演化特征［J］.岩石力学与工程学报，2010，29（S1）：2676-2680.

［5］ 焦振华，王浩，卢志国，等.厚层坚硬石灰岩顶板深孔预裂爆破技术研究［J］.煤炭科学技术，2017（2）：21.