毕业设计-对王庄煤矿巷道小煤柱支护的稳定性研究.doc

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1、对王庄煤矿巷道小煤柱支护的稳定性研究StabilityResearchonSmallCoalPillarProtectofMineRoadwayinWangZhuangCoalMine8对王庄煤矿巷道小煤柱支护的稳定性研究MENGXiu-fengChinaUniversityofMiningandTechnologyResourcesandSafetyEngineeringCollegeBeiJing,Chinamgymxf@126.comPENGHongChinaUniversityofMiningandTechnologyInstituteofElectricalandInfor

2、mationEngineeriBeiJing,ChinaPenghong861@163.com8对王庄煤矿巷道小煤柱支护的稳定性研究摘要：在这篇论文中，以山西潞安环保能源股份公司的王庄煤矿为基础，用理论分析，数值模拟的综合方法设计出留煤柱的最优规模，支持系统的优化设计方案，减少煤炭损失矿山，以确保安全高效的生产，使用过程中的深部开采留窄煤柱采空区技术，提出了科学，合理确定柱尺寸，，沿巷道，以确保稳定。并提出沿巷道高强度锚杆支护技术，它会显示一个小煤柱护路和高强度锚杆支护方法在理论上可以有效的保证了稳定的沿巷道深处。关键词：窄煤柱，技术支持，数值模拟，煤柱宽度，稳定性1前言煤炭是中国的

3、主要能源,近30年,煤炭在能源中的比重超过70%。2008年,中国产出的原煤为26.2亿吨,位于世界首位。。随着不断的煤炭开采浅、表层煤炭资源越来越少,现在已经转向深层采煤。随着越来越多的深部煤层开采的发展，深层矿井的稳定性、应力性问题越来越突出。随着煤矿开采深度、强度的增加，而能源又大量需求,在许多深矿井开采领域中普遍使用的是左侧巷道窄煤柱采空区的开采方式。随着开采深度的增加，使得煤柱越来越难以维持复杂巷道支护要求，因此在巷道维护上要采用更高的、更严格的保护技术【1】。这限制了它的发展和煤矿的开采效率虽然在过去几年有关科研部门，大学和生产部门，在改善深层煤矿开采和巷道维护方面的研究

4、中取得了一定的成果，但仍缺乏关于深层巷道围岩稳定性的知识。此外,巷道的确定，一直困扰着生产和管理,大多数煤矿煤柱巷道依据经验确定。保留煤柱尺寸太大导致煤炭资源损失,保留煤柱过小造成严重不稳定支柱变形。因此,确定煤柱的大小对于煤柱沿巷道的支护是必要的。2王庄煤矿简介8对王庄煤矿巷道小煤柱支护的稳定性研究王煤矿位于山西省长治市郊区，属于山西潞安环保能源股份公司，年量710万吨。王庄煤矿覆盖深度140m〜300m，煤层厚度5.5m〜7.12m，平均为6.5m，倾角2.5°〜7°，平均为3°，煤炭Plats系数F=1.0〜2.5;伪顶，碳质页岩厚度为0.1m〜0.4m，沙泥岩厚度1m〜9m，

5、平均5.5m，主要的巷顶为3m〜25m，平均的16.5m。3采空区侧窄煤柱的合理确定考虑在固定和支撑面上增大受力的前提作用下，煤柱宽度是巷道围岩稳定性的主要因素，它对于确定合理煤柱宽度是必要的。为了减缓接近巷道接的速率和维护巷道的稳定性，以及减少煤柱损失，部分煤柱的支柱应尽可能的小。如果煤柱的支柱太小，在高应力的作用下，煤柱的碎裂可能会导致锚固力的减弱，支撑作用的减弱。在两个煤层应力和极限平衡理论下，按照煤柱的宽度与围岩变形的关系，可以计算出煤柱的合理宽度。A、采空区侧窄煤柱宽度确定的基本原则空留巷窄煤柱宽度的合理性选择是巷道掘进及支护技术的关键环节之一。煤柱尺寸过大或过小，都不利于

6、巷道支护和维护;根据巷道窄煤柱的支护原理，窄煤柱宽度的设计必须满足以下要求【2】：(1)帮助巷道锚杆是支护巷道相对完整的保证，在松散的小范围内，充分发挥锚杆的作用和岩石本身的承载能力。(2)有助于提高采煤率，最大限度地减少煤柱损失。(3)有助于采空区隔离，不漏气(4)有助于巷道维护，使煤柱两侧的煤炭开采的巷道布置在最后一节以上的低压区相邻的提取，以避免轴承的压力和残余支承压力叠加支持的区域。在巷道布置的最后一步是对煤柱两侧采空区上方支护压力较低区域附近的采取，避免轴承压力和残余支承压力叠加。B、煤柱宽度的确定根据采空区侧煤柱宽度的基本要求，确定煤柱宽度一般有以下三种方式。1计算方法8

7、对王庄煤矿巷道小煤柱支护的稳定性研究这种方法主要是通过建立和简化的计算模型如图1所示，在考虑尽可能减小煤柱，增加锚固力的支撑作用的前提下，影响围岩稳定性的主要因素，以确定合理的煤柱宽度的计算公式如下:（3-1）是煤柱塑性区最后一部分的的宽度，其值的计算公式如下：（3-2）式中m—小煤柱维护巷道高度；A—侧压力系数，，u是有关的泊松比；—煤体的内摩擦角—煤体内聚力k—应力集中系数H—巷道埋深—煤侧上的支撑阻力，在采空区一侧的值是0—锚固深度—附加安全宽度，厚