论文1石膏矿深部矿层开采采留比的研究与应用

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1、石膏矿深部矿层开采采留比的研究与应用摘要：通过对汶阳石膏矿矿井深部膏层取样，进行物理力学试验，得到深部膏层的力学参数，利用简支梁理论及附属面积理论，确定出其采房跨度为4.0米，膏柱宽度为5.0米，并在汶阳矿3Ⅱ319工作面进行了实验，得到了很好的安全和经济效益，从而为石膏矿深部矿层开采采留比设计提供了科学依据，同时，对也对其它石膏矿深部开采也具有较好的指导意义[1]。关键词：石膏矿，房柱式，深部，采留比中图分类号：TD872文献标识码：ATheResearchandApplicationofRatioofMiningandRemai

2、ninginDeepGypsumMineSeamMiningAbstract:ThroughtheWenYanggypsumminedeepcreamlayersampling,physicalmechanicstest,gotdeepcreamlayerofthemechanicalparameters,usingthetheoryandaccessoryareabeamtheory,determiningitsminingroomspanof4.0m,anointedcolumnwidthis5.0meters,andin3Ⅱ3

3、19workingfacecarriedontheexperiment,gotaverygoodsafetyandeconomicbenefit,soprovidescientificbasistotheratioofminingandremainingdesignationofgypsummine,atthesametime,toothergypsumminedeepminingalsohasagoodguide.Keywords:gypsummine,roomandpillarmining,deep,ratioofmininga

4、ndremaining0前言深部膏层地应力较大，矿压显现比较明显[2]，当前国内外尚没有成熟、科学、合理的石膏矿深部开采采留比参数可供参考。文章针对汶阳矿的地质材料及开采现状，利用石膏层力学参数和简支梁理论及附属面积理论[3]，并通过对工作面现场的实验，对深部开采采留比做深入的研究。1工程概况汶阳石膏矿矿层顶板埋深在145m～231m，采用房柱式开采，主要运输大巷和硐室均布置在-160m水平，随着下山采区即3300采区、3400采区的开拓，膏层埋深越来越大，地层应力越来越大，矿压显现也越来越明显，为确保安全生产，必须要确定合理的采留

5、比。因此，开展深部矿层开采采留比的研究是十分重要的课题。2采房跨度和膏柱宽度的计算我们在3300采区轨道下山、3300边界回风下山-200m、-230m标高取样，检测结果如表1所示。表1膏层力学参数样品编号黑1白2平均天然块体密度2.302.322.252.262.2916（g/cm3）2.302.252.372.28天然抗压强度（MPa）28.330.09.4416.523.535.925.725.714.4天然抗拉强度（MPa）2.492.131.551.271.701.901.002.011.27天然抗剪强度参数C(MPa)4

6、.083.393.74φ（°）39°5′41°37′40°21′2.1采房跨度的计算根据采房两帮膏柱对顶板岩梁的约束条件，顶板岩梁按“简支梁”数学模型分析[4-5]。最大弯矩发生在岩梁跨度中央，最大拉、压应力发生在该截面的上、下外侧边缘，即y＝±处，最大弯矩Mmax＝；（1）最大拉、压应力σmax＝±；（2）最大剪应力发生在梁的两端，即x＝0，L的截面上，且最大剪力为：Vmax＝；（3）最大剪应力出现在该截面的中性轴上：τmax＝；（4）设岩梁的许用拉应力和剪应力分别为σe、τe，抗拉强度和抗剪强度分别为RL、Rj。将σe代替式（2

7、）中的σmax，可得到确保顶板岩梁不因跨度中央的最大拉应力超过其抗拉强度而破坏的极限跨度为：L=（5）将τe代替式（4）中的τmax，可得到确保顶板岩梁不因梁内最大剪应力超过其抗剪强度而破坏的极限跨度为：6L＝(6)由试验结果可知，岩梁的许用正应力σe＝＝0.425MPa，岩梁的许用剪应力τe＝＝0.935MPa；岩梁承受的载荷即为岩梁上方钙质页岩的重量及其岩梁自身的重量，即W=γGghG+γYghY＝0.062MPa将上述数据代入式（5）得到3Ⅱ膏层顶板岩梁不因跨度中央的最大拉应力超过其抗拉强度而破坏的极限跨度为：L=＝4.54m

8、将上述数据代入式（6）得到3Ⅱ膏层顶板岩梁不因梁内最大剪应力超过其抗剪强度而破坏的极限跨度为：L=＝30.16m由于矿井深部局部地段膏层层理、裂隙发育，为确保安全，矿井深部采房跨度取4.0m。2.2膏柱宽度计算确定膏柱的合理尺寸，必须