厚煤层中沿空掘巷保护煤柱留设研究

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1、厚煤层中沿空掘巷保护煤柱留设研究王东德(大同市煤矿安全监管大队)摘耍：程坑煤矿采用沿空掘巷方法掘进22603风巷，通过对沿空掘巷时煤柱的稳定性进行理论分析，并运用基于扩展SMP准则的煤柱弹性区极限宽度公式计算出程坑煤矿厚煤层窄煤柱的宽度为7m,进而通过对掘进及回采过程中沿空巷道的顶底板及两帮位移进行监测和分析，发现22603风巷围岩在掘进及回采过程中保持了较好的完整性，进而证明了在厚煤层条件下基于扩展SMP准则留设的煤柱宽度具有一定的合理性。关键词：厚煤层；沿空掘巷；煤柱弹性区；围岩位移中图分类号：TD323文献标志码：文章编号：TheStudyonalongGoafCavingPro

2、tect!onPillarinThickCoalSeamWangDong-de(CoalMineSafetyInspectionTeamofDaTong)Abstract:Chengkengcollieryadopteddrivingroadwayalonggoaftechnologytoexcavate22603airway,andappliedtheorytoanalyzethestabilityofnarrowpillaralonggoaf,andusedtheformulationofcoalpillarlimitelasticregionbasedonprolateSMPcr

3、iteriontocalculatethedepthofchengkengcoalminethickmarrowpillarandthecalculationwas7m,thenmonitoredandanalyzedthedisplacementofroof-floorandsidesintheprocessofcavingandmining,andfoundthatthecountryrockof22603airwaykeptbetterintegrityintheprocessofcavingandmining,whichprovedthatthethickcoalseamnar

4、rowpillarbasedonprolateSMPcriterionwasreasonabletoacertainextent.Keywords:thickcoalmine;drivingroadwayalonggoaf;pillarelasticregion;rockdisplacement近年来，伴随着煤炭开采技术和设备的发展，支护水平的提高，留小煤柱沿空掘巷技术在国内外得到了广泛应用。留设小煤柱可以对采空区的有害气体和积水起到隔离作用，以确保安全生产，同时在起到支撑顶板作用的同时又能够改善巷道支护状况及提高资源回收率[1,2]o煤柱的合理宽度是沿空掘巷技术成功应用的关键因素，但

5、现有的理论以及煤柱留设方法多适用于中厚煤层，致使煤柱留设尺寸留设不合理，留设煤柱过小，塑性破坏严重，容易失稳；煤柱留的过人，造成资源浪费的同时，巷道往往是难以维护的。本文以程坑煤矿22603风巷掘进为背景，应用理论计算和现场监测相结合的方法，对厚煤层沿空巷道煤柱的留设合理性进行研究。1工程概况程坑煤矿现开采2号煤层，煤层倾角为2。〜6。，近水平煤层，平均煤层厚度是4.74m,煤层结构中等，含2层夹肝，夹肝单层最大厚度0.50m,采用大采高一次采全高的采煤方法回采煤炭。2号煤层直接顶板为粉砂岩、砂质泥岩或泥岩，厚度介T0~3.60m之作者简介：王东德(1987-),男，吉林长春人，助理工

6、程师，本科。毕业时间2011.07,毕业院校太原理工大学，现就职大同市煤矿安全监管大队间。老顶为中粗砂岩，平均厚度10.03m,节理裂隙不太发育。煤层底板为深灰色砂质泥岩，含植物化石和黄铁矿结核。井HI内地质构造及水文地质条件简单。2留设煤柱理论分析及宽度计算2.1留设煤柱应力分布情况分析图1为沿空掘巷示意图，沿空掘巷时要保证留设的煤柱具有一定的承载能力，同时巷道要位于采空区侧的低应力区[3]O图1留小煤柱沿空掘巷煤柱的合理宽度是沿空掘巷技术成功的关键因素，受开挖及回采扰动的影响，煤柱中应力重新分布，护巷煤柱内支承压力曲线⑷如图2所示，在煤柱两侧边缘部位容易形成集中应力，应力大小分别为

7、K2YH和K1YH,由于矿山压力的作用，一般将煤柱划分为三区，从煤柱边缘向其内部依次划分为破裂区、塑性区和弹性区。利用极限平衡理论，如果煤柱宽度较小，两侧塑性区贯通煤柱，其整体处于破碎区或塑性区，煤柱自身稳定性及英承受载荷能力较弱，此时，即使采用锚杆进行加固也会因为围岩破碎，锚杆无着力基础而导致支护强度降低，不能很好的保证巷道围岩的稳定。故煤柱处于稳定的要素是保证其中心为具有一定宽度的强度大且裂隙不发育的稳定核区，即弹性区。图2煤柱支承压力曲线