工业场地煤柱开采对井筒稳定性的影响分析

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1、2013年第7期中州煤炭第21I期工业场地煤柱开采对井筒稳定性的影响分析杨超锋(煤炭工业郑州设计研究院股份有限公司，河南郑州450007)摘要：为了研究焦煤集团方庄煤矿工业场地煤柱开采对新建主井的影响，采用概率积分法对井筒煤柱变形进行预计，并在考虑小庄断层影响的基础上，建立了FLAC数值模型，进一步研究工作面开采对井筒的损害特征与应力分布规律。结果表明，方庄煤矿工业场地煤柱开采将在井筒中段位置产生一定的变形和应力集中，开采时需提前对应力集中部位做好防护措施。关键词：井筒；工业场地煤柱；数值模拟中图分类号：TD325．2文献标志码：B文章编号：1

2、003—0506(2013)07—0015—03随着我国煤炭行业的不断发展，矿井接替日趋新主井的影响较明显。小庄断层走向约55。，倾向紧张，而且后备资源也有所短缺。特别是一些老SW，倾角70。～75。，落差100～300m，为南东盘下矿区，矿井报废的对数日益增多且日趋严重，而随着降、北西盘上升的高角度正断层。煤层开采深度的增加和开采煤层数的增多，井筒与2井筒变形破坏预计分析工业场地煤柱的压煤量也越来越大。工业场地压煤距离井口最近，一般煤层稳定，开拓和开采都十分方目前，国内外学者对井筒和工业场地煤柱开采便，运输距离短，耗电量少，吨煤成本很低；另外

3、，开的变形尚无公认的预计方法。国外的研究方法包采井筒与工业场地的煤柱，能够减缓矿井采掘关系，括：岩石工程稳定性的数值计算方法一有限元法、提高资源采出率。若不采用原有生产系统来回收自Clough和Berrv等人采用的线弹性连续体有限元方身的煤柱，就势必另建新井和生产系统来开采，或者法、李特维尼申的粒状介质下沉函数等开采沉陷预用原有的系统进行少量开采，这都会造成资金和资计的计算方法。我国学者何国清等根据各种开源的严重浪费。为了更好地回收煤炭资源，尽量采条件下主断面典型移动的分布情况，首创了威布减少损失，研究井筒压煤的开采及开采引起井筒移尔分布法；刘

4、宝琛、廖国华对波兰学者李特维尼动变形规律具有重要意义。笔者以方庄煤矿为基申创立的随机介质理论进行了研究，拓展为概率积础，研究工业场地煤柱开采对井筒稳定性的影响。分法。此外，国内学者还使用经验公式法、典型1矿井概况曲线法、连续介质法和数值模拟法等。随着计算机技术的不断发展，计算机数值模拟法被学者广泛应方庄煤矿位于焦作矿区东北部，井田面积用。。。笔者选择目前我国普遍运用的概率积分法，4．0075km，生产能力为30万t／a，地处山前冲积、对井筒煤柱开采后的井筒变形破坏进行预计分析。洪积平原区，地势平坦，地形简单，地面标高+136～2．1预计参数选取

5、+170m，相对高差34m，地表为第四系黄土层覆根据焦作矿区地表移动变形规律和特征及盖。开采的二，煤层厚4～6m，结构简单，仅局部含焦作矿区的岩层移动观测资料，选取方庄一矿新主1层夹矸；煤层顶底板以砂质泥岩和泥岩为主，采用井煤柱开采引起的地表移动的预计参数。地表下沉垮落法控制顶板。新主井为立井，井口标高为系数q=0．92；地表水平移动系数6=0．34；主要影+149．44m，井深570m，井筒采用砌碹加固，壁厚响角正切tan：1．45；拐点偏移距s=0．02H(H为600mm，井筒内装备提升设备，担任矿井的提升任煤层埋藏深度)；开采影响传播角0

6、=88。。务。井田范围地质构造复杂，断层较多，小庄断层对2．2预计结果对井筒变形破坏进行预计主要考虑井筒的位移收稿日期：2013一O3—19作者简介：杨超锋(1979一)，男，河南孟津人，工程师，2002年毕业及变形，根据确定的预计参数以及方庄煤矿的具体于辽宁工程技术大学，现从事煤矿设计工作。地质情况，采用概率积分法对开采方案进行预计。．】5-2013年第7期杨超锋：工业场地煤柱开采对井简稳定性的影响分析总第211期和变形预计结果为：W⋯=0．014429m；U⋯=I}{shear-ptension—P0．03597m；⋯=0．0013mm／m

7、；8⋯=0．000182itension—nshear-ptension—Pmm／m；=0．1058mm／m；=0．00054×10一／m。l_nn—p⋯⋯(2)通过对井筒及覆岩竖直应力云图和井筒及图4井筒围岩塑性区分布覆岩水平应力云图的分析，发现覆岩的竖直应力和水平应力分布在井筒中段位置比较集中，上部也有(1)通过对图2井筒及覆岩竖直应力云图的分小段集中，所以在具体的回采方案实施时，须对井筒析可以看出，竖直应力分布在井筒中间段位置比较中段位置的井壁提前做好防护和治理措施；通过井集中，上部也有小段集中，所以在开采时要注意这些筒及覆岩塑性区分布图

8、可以看出，井筒塑性区较窄，应力比较集中的区域，并做好预防井筒中段产生破井筒所受的拉应力不大，但应对井筒在水平方向的坏的工作。破坏加强注意。(2)由图3