墩柱式沿空留巷技术在巷道支护中的广泛应用，大大减少煤柱的留设，提高了煤炭采出率，缓解了采掘接替紧张，降低了巷道的维护难度以及瓦斯危害[1]。目前，墩柱主要用于水平巷道中，布置形式采用平行于巷道的间隔垂直布置，中心距取决于顶板压力以及墩柱体的承载能力。在倾斜工作面中，采用单体支柱进行工作面支护时，会涉及到迎山角的问题，迎山角是针对立柱打设的稳定及可靠性而言的，其目的为加强支护技术方面的管理，便于工作面顶板的维护，防止顶板沿倾向移动[3]。当前多数研究基于现场经验确定迎山角大小，一般取值为2°～5°，也有部分学者认为支柱迎山角随煤层倾角变化而变化，而与其他条件无关[4]。牛彦林[5]在把支柱简化成二力构件的基础上，推导出支柱迎山角的理论计算公式，由于墩柱其自身结构的特殊性，传递和抵抗弯矩的能力较差，应着重考虑结构内部的弯矩大小，因此在计算模型的选取上，应按照受弯构件进行力学分析。本文结合峰峰集团梧桐庄矿182802外工作面，在考虑墩柱结构的基础上，研究墩柱的受力性能和破坏机理，推导出了针对墩柱在倾斜工作面应用时迎山角的理论计算公式。

1 自适应巷旁支护体-墩柱的结构及力学性能

1.1 墩柱的结构

可缩式墩柱的整体结构如图1所示，为了适应不同巷道高度，墩柱外部为两节嵌套的无缝钢管。上下两节高度为2000mm，2节钢管之间的搭接长度不得低于500mm。上管的内径稍大于下管的外径。墩柱内部充满砂石灰，填沙子∶石子∶生石灰比例为1.0∶1.6∶0.5，且上出料口主要用于充填，下出料口用于充填材料的释放。便于操作，分别在墩柱不同的地方焊接了8个吊环，为了保护墩柱在养护期间能够正常直立，在距离上部的钢管顶部40cm处焊接了2个单体支撑座(8号槽钢)。

  

1— 下节钢筒；2—上节钢筒；3—吊钩；4—单体支撑座；5—加强筋；6—垫板；7—卸压口；8—上挡口槽；9—上档口板

 

图1 墩柱结构图(mm)

1.2 墩柱的力学性能

墩柱由两节无缝圆钢管组成，内部充填砂石散体材料。当上节受到向下荷载时，会向下移动，由于内部的填充材料有水和空隙，这使得墩柱具有一定的可压缩性。由于受到外部钢管的限制，当充填材料中的水被排除、空隙被压实，其抗压强度在逐渐提高，此时墩柱具有一定的支护强度，起到单体液压支柱的作用[5]，由室内试验得最大承载力为40MPa。

由于上下两节钢管是嵌套在一起，不具有整体性，传递和承受弯矩的能力较差，当墩柱在倾斜工作面应用时，随着顶板来压的加大，墩柱中部在两节钢管重叠部位出现弯曲破坏，所以在进行迎山角计算时，应以控制墩柱结构内部弯矩大小为主。下面结合顶板以及墩柱的自身结构，对直接顶和墩柱的受力情况分别进行分析，取一段直接顶岩体来进行受力分析[6]。

如果要追问是什么事物最深刻改变了现代学生的生存方式，又是什么事物集结了大学生的时代意识，那么，这个事物一定非网络技术莫属。网络让学生们找到了一条通向满足各种需求的阳关大道，极大迎合了年轻人寻找心灵家园的迫切感。手机APP等新兴网络技术的出现和应用也给大学生的人格培养造成了种种挑战。较多见的人格障碍有因刻意追求完美而带有不完善感的强迫型人格障碍、以多疑敏感为主要表现的偏执型人格障碍、以情绪低落、多愁善感、缺乏自信、对环境困难估计过高为主要表现的抑郁型人格障碍等。

2 迎山角的计算

2.1 计算模型选取

所以：

  

图2 计算模型

2.2 计算过程

受力简图如图3所示，墩柱受力图如图4所示。在图3、4中，F为老顶对直接顶的压力，N；f为岩石内摩擦系数。Fm为老顶与直接顶之间的摩擦力，N；G为直接顶的自重，N；P，Q分别为重力G沿巷道走向和巷道法向上的两个分力，N；FB，FA为支柱对直接顶的支撑力沿倾角和法向上的两个分力，N；α为巷道倾角，β为支柱与顶板间的法向夹角，(°)。

  

图3 受力简图

  

图4 墩柱受力图

测量距离法示意图如图7所示，图7中，OA为工作面铅垂方向，OB为工作面支柱，OC为工作面垂直方向，α，β分别为工作面倾角和墩柱迎山角。由图中几何关系可知：

化简式(8)得：

FA=F+Q=F+Gcosα(1)

FB=Gsinα-Fm=Gsinα-Ff(2)

以立柱为研究对象立柱结构中的弯矩M和轴力F为：

从表2可以看出，处理能增加西瓜坐果率、提高单瓜重、每公顷产量提高4617 kg、处理比对照每公顷产量提高了15.8%，中心糖度提高了2.4度。

M=(FBcosβ-FAsinβ)·x(3)

F=FBsinβ+FAcosβ(4)

取一角度γ，使得：

 

鉴于在实际工程案例中，当墩柱架设在巷道中时，其底端会采取挖坑埋设的方法，这样就会限制其X，Y，Z三个方向的位移以及角转动，所以墩柱的下端视为固支端，上端因与顶板存在摩擦，而且墩柱上端会随着顶板的下移而下移，所以墩柱的上端视为自由端。即总体为上端自由，下端固支的静定结构。计算模型如图2所示。

 

 

（二）部分教师习惯按照课件提供的案例“就事论事”地进行授课，缺乏对知识的前后梳理和针对性设计，导致教学效果较差，不能起到举一反三的启发效果。

即： 得

又已知：

看着沐浴在蓝天与朝阳中的展翅飞翔的小鲲，宇晴拍拍脑袋：“哎！我都忘了跟你们介绍，他就是东方宇轩谷主啊！对，他也是那个‘老黄’，他领着我跟子虚、乌有两个老头子，忙了这么多天，总算是找到了你们。他扮老黄还真是像，我都忍不住笑场好多次。可惜李离你的一包袱金叶子，已经被他在黄梁村找鸟窝大师换酒送给碧玲阿姨了！”

充分发挥各级纪委作用。一是吸纳省公司主责部门主要负责人担任纪委委员，扩大监督力量。二是完善纪委议事规则，定期召开会议研判重要工作，强化监督职能。

 

其中，F=h1γm/N，G=h2γm/N

首先，农产品初加工水平不高。目前，东营市小麦、玉米、棉花等农产品大多以原材料输出为主，农产品增值转化率不足30%；海洋水产以销售初级产品为主，缺少深加工项目，难以提升附加值水平，限制产业发展。

 

式中，h1为直接顶的厚度，m；h2为老顶的厚度，m；γm为为岩石重度，N/m3；N为工作面支护密度。

由上式可以看出，影响迎山角大小的因素主要有直接顶厚度h1，老顶厚度h2，工作面倾角α以及岩石内摩擦系数f。采用控制变量研究各因素(直接顶厚度h1，老顶厚度h2，工作面倾角α)对迎山角的影响规律，结合本工程实例，直接顶厚度取5.41m，老顶厚度取6.2m，巷道倾角为25°由于巷道内摩擦系数变化范围较小，所以在此取为常数0.34。通过拟合，迎山角随各因素变化规律如图5所示。

把式(1)(2)带入式(7)得：

  

图5 迎山角变化规律图

从以上曲线可以得出，迎山角与各因素间的关系式拟合度均较高，且迎山角与老顶和直接顶厚度均呈指数函数关系，并随老顶厚度的增大而减小，随直接顶厚度的增大而增大；迎山角与巷道倾角呈线性关系，随巷道倾角的增大而增大。

3 实例论证

3.1 工程背景

梧桐庄矿作为一个大型现代化矿井，以建设高产高效的安全绿色矿井为发展目标，由于矿井地质条件复杂，诸多地质不利因素限制矿井掘进单进的提高。所以实施沿空留巷，降低万吨掘进率，是矿井实现高产高效的有效途径之一。实施墩柱式沿空留巷的巷道802外回风巷位于182802工作面，净宽4.2m，净高3m。开采面煤层平均厚度3.15m，煤层平均倾角为25°，埋深487～547.2m；工作面老顶为细粒砂岩，厚6.24m；直接顶为砂质页岩，厚5.41m；直接底为砂质页岩，厚3.74m；老底为细粒砂岩，厚9.15m。沿空留巷示意图如图6所示，煤层条件见表1。

  

图6 沿空留巷技术示意图

由以上工程地质状况可知该巷道倾角α=25°，直接顶厚度5.41m，老顶厚度6.24m，内摩擦系数取0.3。根据式(9)计算得迎山角应为2.4°。

因要控制墩柱内弯矩大小，所以在此令弯矩M=0。由式(5)知当Mmin=0时：

3.2 墩柱在倾斜工作面的架设

墩柱的打设通常有“测量角度”和“测量距离”两种方法，但在实际工程应用中，用测量角度的方法非常不便，可以通过“测量距离”法来架设墩柱。

由静力学平衡方程知：

AB=OC(tanα-tanβ)(10)

式中，OC为工作面采高，m。

NET是由Microsoft公司开发的产品，其主要包括NET服务器、NET开发工具、NET Framework等几个模块，Visual Studio.NET是地理空间数据批量处理程序设置中常用的开发工具。通过设计、编码及编译调试、数据库联接等操作，可以构建开放性服务器组件开发平台。

 

表1 煤层条件

  

顶底板类别岩石名称厚度/m岩性特征老顶细粒砂岩624深灰色，以石英为主，含少量白云母及黑色矿物，硅质胶结，裂隙发育，具微波状层理直接顶砂质页岩541灰黑色，性脆，致密直接底砂质页岩374灰黑色，性脆，致密老底细粒砂岩915深灰色，以石英为主，含少量白云母及黑色矿物，硅质胶结，裂隙发育，具微波状层理

  

图7 测量距离法示意图

在该工作面中，工作面倾角α=25°，迎山角β=2.4°，巷道垂直高度OC为3.5m，计算得AB=1.48m，在施工时，在A点放一铅垂，将支柱底座支在底板铅垂点O点上，根据计算结果量取AB，将支柱顶座打在B点。

3.3 效果检验

根据矿压监测得，180802工作面实施沿空留巷的巷道802外回风顺槽行前推进500m，巷道顶底板两帮变形最大值分别为400mm、310mm，巷道最大断面收缩率为11.7%，断面积能够保证在10m2以上，变形量满足巷道正常使用要求。墩柱最大压力为25.4MPa，墩柱最大下缩量为256mm，部分墩柱发生轻微弯曲变形，但未出现整体破坏现象。通过对现场试验的结果进行分析可知，通过选择合理的迎山角，能够有效的控制墩柱的弯曲变形量，提高墩柱承载力，取得了显著的经济效益。

4 结 论

1)由于墩柱是上下两节钢管嵌套而成，中间重叠部位易发生弯曲破坏。在对其进行理论分析时，应着重考虑结构内部的弯矩大小，因此在计算模型的选取上，应按照受弯构件进行力学分析。

2)由推导出的公式可看出迎山角的大小和直接顶厚度h1、老顶的厚度h2、巷道倾斜角的大小α以及岩石摩擦系数f有关，且迎山角与老顶和直接顶厚度均呈指数关系，并随老顶厚度的增大而减小，随直接顶厚度的增大而增大；迎山角与巷道倾角呈线性关系，并随巷道倾角的增大而增大。

3)由监测结果分析得，在迎山角取2.4°时，能有效控制墩柱的弯曲变形量，提高墩柱的承载性能。

1.阔盘吸虫病。免疫等综合预防措施有 (1)加强饲养管理，搞好牛舍的环境卫生，增强抗病能力； (2)每年的初冬和早春各进行1次预防性驱虫；(3)可实行划区放牧，以避免感染； (4)注意消灭第一宿主蜗牛。

参考文献：

[1] 胡明明.宽断面预留墩柱沿空留巷技术研究[D].徐州：中国矿业大学，2014.

[2] 陈 勇，柏建彪，王襄禹，等.沿空留巷巷内支护技术研究与应用[J].煤炭学报，2012，37(6)：903-910.

[3] 屠洪盛，屠世浩，白庆升，等.急倾斜煤层工作面区段煤柱失稳机理及合理尺寸[J].中国矿业大学学报，2013，42(1)：6-11.

[4] 牛彦林.支柱迎山角的计算及打设方法[J].煤炭技术，2005，24(7)：116-117.

[5] 吴甲春.支柱迎山角计算[J].煤矿开采，1995(2)：41-43.

[6] 李化敏.沿空留巷顶板岩层控制设计[J].岩石力学与工程学报，2000，19(5)：651-654.

[7] 田 臣，刘英杰.神东矿区沿空留巷应用技术研究[J].煤炭工程，2016(s1)：50-53.

[8] 涂 敏.沿空留巷顶板运动与巷旁支护阻力研究[J].辽宁工程技术大学学报，1999(4)：347-351.

[9] Smart.B.G.D，Davies.D.O etc.Application of the Rock Strata Title Approach to Pack Design in an Arch—Sharped Roadway[J].Mining Engineer.Dec，1982.

[10] 李化敏.沿空留巷顶板岩层控制设计[J].岩石力学与工程学报，2000，19(5)：651-654.

[11] 李学华.综放沿空掘巷围岩稳定控制原理与技术[M].徐州：中国矿业大学出版社，2008.