综放面沿空掘巷窄煤柱破坏规律研究

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1、综放面沿空掘巷窄煤柱破坏规律研究综放面沿空掘巷窄煤柱破坏规律研究StudyontheDeformationofNarroechanizedminingcavingfacehasasmallersize.Itisusuallyhaslargedeformationinfluencedbycoalmining,sofailurelaelyplex.Taking13278miningfaceasanexample,thefailurecharacteristicsofsurroundingrockandpillar。地面为山前坡地，地面以农田为主，无建筑物。地面标高+261～+315m。工作面煤厚

2、3.8m，煤层基本上稳定，煤层走向140°～150°，倾向50°～60°，在构造附近的煤岩层产状变化较大，煤层倾角7°～15°，平均12°。地质储量为29.24万吨。工作面设计走向长度490m，倾斜长30m～125m，平均90m，设计采高2.2m，放顶煤1.6m，回采率87%，可采储量为25.44万吨。工作面及巷道布置如图1所示。从图1可以看出，工作面的运料巷布置在回采完毕的13276工作面下方，在13276工作面和13278工作面之间留设5m保护煤柱。巷道形状为圆拱形巷道，支护形式采用U型钢支护，如图2所示。2几何模型建立为了研究运料巷和护巷煤柱在工作面回采期间的力学特征，建立与13278

3、工作面实际地质条件和生产条件相似的三维FLAC计算模型。模型沿工作面的倾斜方向考虑在计算过程中的单元数量，研究范围为运料巷及其附近的5m小煤柱，所以可将运料巷两侧的工作面开挖宽度均设为60m，模型倾向长度130m。沿工作面的走向方向为150m模型高度为40m。模型中巷道沿煤层的顶板掘进，平均倾角12°。根据以上条件建立的FLAC三维模型如图3所示。3运料巷围岩及煤柱破坏特征分析3.1运料巷围岩及煤柱在工作面倾向方向的破坏特征图4～图7为运料巷和煤柱在13278工作面前方不同位置处塑性区分布情况。从图中可看出，在回采面处，工作面煤壁、运料巷、5m护巷煤柱破坏很严重，工作面和运料巷的直接顶基本完

4、全破坏，达到3m左右，老顶没有出现破坏，底板破坏范围达到3.6m左右。煤柱靠近13276工作面的采空区侧出现一定程度的破坏，这是由于13276工作面回采完毕后顶板发生回转致使煤柱压力增大的结果，煤柱靠近运料巷一侧破坏范围为2m左右。在13278工作面前方3m处，工作面煤层、运料巷、5m护巷煤柱破坏较采面处轻微，工作面和运料巷的直接顶部分破坏，并且靠近运料巷区域工作面内破坏较远离运料巷的工作面内岩体破坏小，在煤层倾向方向上，工作面煤层直接顶破坏范围的最大值为3m左右，最小值为0.6m左右，老顶没有出现破坏。运料巷的底板破坏范围较大，达到2.4m左右，工作面煤层顶板没有出现破坏。煤柱靠近1327

5、6工作面的采空区侧出现一定程度的破坏，这是由于13276工作面回采完毕后顶板发生回转致使煤柱压力增大的结果，煤柱靠近运料巷侧破坏范围2m左右。在13278工作面前方5m及更远处（如100m处），工作面煤层没有破坏，运料巷、5m护巷煤柱破坏较轻微，运料巷的直接顶部分破坏，破坏范围的1.5m左右，老顶没有出现破坏。煤柱靠近13276工作面的采空区侧出现一定程度的破坏，这是由于13276工作面回采完毕后顶板发生回转致使煤柱压力增大的结果，煤柱靠近运料巷一侧破坏范围为1.5m左右。3.2煤柱在工作面走向方向的破坏特征图8～图11为煤柱在13278工作面前方不同位置处塑性区分布情况。从图7.33中可看

6、出，护巷煤柱表面（或运料巷的上帮）破坏很严重，基本全部破坏，煤柱上方的直接顶岩层在工作面回采位置破坏较大，达到1.5m左右，老顶没有出现破坏，底板破坏范围达到3.6m左右。煤层走向方向的煤柱表面其它位置破坏比较均匀，直接顶破坏范围为1.0m左右，底板破坏范围为2.4m左右。分析图9得出，护巷煤柱内部距巷道表面1m深处煤柱破坏较煤柱表面剖面轻微，在煤层走向方向上，无论是工作面回采位置处，还是其它位置顶底板岩层破坏比较均匀，直接顶没有发生破坏，底板破坏范围为2.4m左右，煤柱在此剖面处全部发生破坏。分析图10得出，护巷煤柱内部距巷道表面2m深处煤柱破坏较轻微，在回采面后方和前方附近，煤柱出现部分

7、破坏，破坏范围约为1.4m左右，距离采面较远处煤柱煤体靠近底板的部位出现小范围破坏。在煤层走向方向上，无论是工作面回采位置处，还是其它位置顶底板岩层没有发生破坏。在距运料巷上帮3m和4m的煤柱内部，煤柱和顶底板均没有出现破坏。出现这种现象的原因是在煤柱内部由于应力的重新分布，在这些位置处出现了弹性核，所以没有出现破坏。分析图11得出，护巷煤柱内部距巷道表面5m深处煤柱全部发生破坏，在煤层走向方向上，煤柱的直接