建筑物下条带开采采留宽度分析

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第12卷第1期(总第74期)煤矿开采Vo1．12No．1(SeriesNo．74)2007年2月CoalMimngTechnologyFebruary2007■匠赢西阻建筑物下条带开采采留宽度分析聂卫平。，唐征，刘小燕(1．河南理工大学能源科学与工程学院，河南焦作454000；2．大峪沟矿务局红旗煤业有限责任公司，河南巩义451271；3．西安电子科技大学经济管理学院，陕西西安710071)[摘要】对鹤壁一矿寺湾井建筑物下条带开采采留宽度进行分析，采用多种方法相互比较校核，确定

2、其采留宽度分别为20m，30m时，煤柱的安全系数及煤炭采出率为最佳。[关键词】条带开采；采留宽度；煤柱；采空区[中图分类号】TDg23．6[文献标识码】B[文章编号】1006-6225(2(g)7)01-0031-02MiningandPmarW．dlthAnalysisofStripeMiningunderBuUd~s岩石名称辱魔柱状岩性描述1寺湾井东翼开采条件及条带工作面布置黄土7‘0：黄土粗粒砂岩粗粒陟岩寺湾井井田范围内表土层平均厚度7．5m，其泥岩4&9、泥岩细粒砂岩和嗣粒砂岩互层嘲∞■啜下为二迭系山西统地层及石炭系

3、太原统地层。下夹石灰岩纲粒砂岩24l石灰岩、纲粒砂岩煤组属于石炭系太原统含煤系，上距二迭系山西统糟砂质掘岩和糟砂质泥岩互屡中粒砂岩33-0i坼棼a中柏翟’岩大煤底板135～140m，下距奥陶系灰岩40m左右。糟砂岩羽砂岩互层下夹下煤(即一煤)为主采煤层，煤层近东西走石灰岩石躲泥岩泥岩8．5和细柱砂岩互层向，南部上边界采深大约lOOm，北部下边界采深纲粒砂岩圈翰砂质泥岩约220m。煤层及地层详见图1。石灰岩l6．s糟砂质泥岩石灰；煤岩和一；煤互层一寺湾井东翼建筑物下开采煤层均厚2．4m，平石灰岩均采深162m，煤层倾角7．6～

4、12．6。，平均8．9。，一{煤石灰岩、一}煤糟砂质泥岩9．2糟砂质泥岩；煤和一：煤互层为缓倾斜煤层。从整个采区的布局及地面建筑物分一布等因素综合考虑，按倾斜条带布置工作面。中石粒灰缈岩岩l3g7石中粒灰砂岩岩互层2条带开采采留宽度设计图1寺湾井东翼地层综合柱状条带开采后地表下沉盆地的形成是由于条带煤柱压入底板、岩柱压缩、承重岩层压缩、煤柱压缩面两侧的实体煤区(拱脚)转移。如下图2所示。和条带上覆岩梁挠曲共同作用形成的。煤柱不仅起到支撑上覆岩层的作用，还起到采动后的地表形态的协调作用，当煤柱留设宽度和采出条带宽度不协调时，地

5、表就会出现波浪形的下沉，可能给建筑物造成不利的影响。根据上述分析，寺湾井东翼建筑物下条带开采，采用3种理论分析和方法对条带开采的采留宽度进行计算，然后相互比较校核。2．1压力拱理论压力拱理论是由北英格兰开采支护委员会提出图2压力拱宽度示意的，主要用于沉陷控制。该理论认为：由于采空区上方压力拱的形成，上覆岩层的负载只有很少一部压力拱的内宽P^主要受上覆岩层厚度，即采分作用到直接顶板上，其他部分的覆岩重量会向采深日的影响，压力拱的外宽PB则受覆岩内部组合[收稿日期】2O06—09—18[作者简介】聂卫平(1982一)，男，江西临

6、川市人，硕士研究生，主要研究方向岩层移动及控制。3l维普资讯http://www.cqvip.com总第74期煤矿开采2007年第1期结构的影响。浩兰德总结出如下公式：Y=0．00492mHLeA=3(H／20+6．1)根据实测保留煤柱的宽度S应大于如果采宽大于压力拱的内宽PA，则负载分布S=2y+8．4会变得很复杂，即一个拱脚在边侧实体煤上，另一经计算保留煤柱宽度应大于12．2m。个拱脚在采空区上，此时压力拱不稳定，可能崩溃长条形煤柱的极限承载能力可按下式计算：并伴随大量的覆岩沉陷。P。=4TH(a一0．00492mH)×

7、10伍德鲁夫经过观测，得到一条经验法则。若用长条形煤柱的实际载荷能力可按下式计算：“部分开采”方法控制地表沉陷，则开采条带之间LLPd=yen‘口+等(2·H一)]的煤柱宽度应大于0．75LEA。对于寺湾井东翼建筑物下条带开采的采宽，应采宽b与留宽a的设计原则：为了保证煤柱的小于压力拱内宽￡，即：强度和稳定性，冒落条带开采时，煤柱的宽高比应Lps=3(H／20+6．1)=42．6(m)大于5，虽说煤层厚度按平均2．4m计，但考虑到留设煤柱的宽度应大于：该处建筑物下所压煤层不很稳定，煤层厚度变化较0．75LpA=0．75×54

8、．3=31．95(m)大，所以应按该处最厚2．8m计。则保留煤柱的宽压力拱理论计算分析得出，条带开采的面积采度a应大于2．8×5=14m。采出宽度b按照计算为出率不能大于57％。20m。2．2托板理论寺湾井东翼建筑物下压煤煤层厚度变化较大，该理论认为：只要开采宽度没有超过某个临界而此处的地