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目的

　　隨著淺部煤炭資源的逐漸減少甚至枯竭，地下開采的深度越來越大，越來越多的礦井將面臨嚴峻的深部開采問題。但是，目前關(guān)于深部開采的界定還沒有統(tǒng)一的科學(xué)定義，更沒有一個量化的標準，因此十分有必要從一個新的角度來認識深部概念問題。而且深部煤炭資源開采量及開采程度取決于目前的技術(shù)水平支撐及深部地溫導(dǎo)致的礦工作業(yè)安全及極限承受能力?；诖耍疚氖紫瓤偨Y(jié)了國內(nèi)外煤炭深部開采關(guān)于深度的界定，進一步從礦井溫度、巷道圍巖變形控制、煤巖體彈性能聚集與釋放的突變分析等方面討論了開采極限深度的概念。

方法

　　（1）通過對國內(nèi)外學(xué)者在定量化判定深部界限的研究成果的總結(jié)與研究，根據(jù)這些研究成果從而更好更深入的研究有關(guān)深部的定義的界限。（2）通過對地溫平均梯度、巷道圍巖變形、巷道圍巖彈性能分析的研究來探討極限開采深度。①通過研究煤礦深部地溫及平均溫度的梯度和人體承受的極限溫度來探討地溫平均梯度的極限開采深度。②通過極限開采深度的數(shù)值模擬和現(xiàn)場觀測統(tǒng)計來探討有關(guān)巷道圍巖變形的極限開采深度。③通過研究U型鋼支架在不同埋深情況下所承擔的能量變化規(guī)律的數(shù)值模擬，分析出導(dǎo)致支架所承擔的極限能量的巷道埋深。

結(jié)果

　　（1）提出從應(yīng)力環(huán)境的角度定義煤炭深部開采深度，即根據(jù)巖石力學(xué)理論和實驗研究巖石強度和災(zāi)變臨界應(yīng)力狀態(tài)作為煤巖深部開采深度準則：σ1=σ2=σ3。（2）①巖溫隨埋深的變化公式為：Tgu=To+Gl(H-Ho)。深部地溫確定的煤礦開采極限深度為：H≤(T_cr-T_a+S)/G_t +H_a=H_cr。②通過數(shù)值模擬可以得知，當埋深小于1 400 m時，巷道收斂量隨著埋深增加的幅度較小，基本呈線性增大的關(guān)系;當埋深達到1 400~1 500 m 時，巷道收斂量急劇增大，并且巷道收斂量和埋深之間呈非線性關(guān)系。③通過現(xiàn)場觀測可以得知當采深達到1 300 m 時，圍巖變形已經(jīng)達到極限變形值，工字鋼支架已無法繼續(xù)承載，當采深達到1 500 m 左右時，錨桿支護開始失效，當采深達到1 500 m左右時，桁架組合錨桿支護失效，當采深達到1 600 m 左右時，鋼帶組合錨桿開始失效，另外當采深超過1 500 m 時，頂板下沉量劇烈增加。（3）隨著埋深的增加，巷道圍巖彈性能和支架彈性能都隨之增加。但當埋深達到1 400~1 500 m時，由于U 型鋼支架失效，無法繼續(xù)承載，其彈性能驟減，呈現(xiàn)下降的態(tài)勢。當埋深達到1 500 m 左右時，支架承載能力達到了極限，將無法繼續(xù)承載。

結(jié)論

　?。?）根據(jù)目前的科學(xué)發(fā)展水平，存在極限降溫值23 ℃，根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》明確規(guī)定，采掘工作面空氣溫度不得超過26 ℃，硐室的空氣溫度不得超過30 ℃，可推出深部極限開采深度上限值為1 471 m，下限值為1 618 m。（2）數(shù)值分析結(jié)果顯示，埋深1 400 ~1 500 m 時為極限深度。不同支護結(jié)構(gòu)具有不同的允許變形量，但其最大允許變形值均為200 mm 左右，而圍巖變形超過1 000 mm 時，支護將變得極其困難。（3）不同支護結(jié)構(gòu)在不同深度處將無法繼續(xù)承載，存在深部極限開采閾值范圍1 000 ~1 600 m，若從安全角度考慮，可定義為1 500 m 左右時為極限深度。