开元煤矿9煤层大巷煤柱合理宽度数值模拟研究.pdf

《开元煤矿9煤层大巷煤柱合理宽度数值模拟研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、2015年第4O卷第6期能源技术与管理V01．40No．6EnergyTechnologyandManagement31doi：10．3969／j．issn．1672-9943．2015．06．012开元煤矿9煤层大巷煤柱合理宽度数值模拟研究何洪彬(山西平舒煤业有限公司，山西晋中045400)[摘要]针对开元煤矿9煤层大巷煤柱留设宽度往往根据经验确定的问题，采用数值模拟的方法，得到了开元煤矿9煤层大巷的围岩变形破坏规律和侧向支承压力分布规律，分析了开元煤矿9煤层大巷围岩的变形破坏特征与支承压力分布的关系，确定开元煤矿9煤层大巷煤柱的合理留

2、设宽度为40～45m。[关键词]合理煤柱宽度；数值模拟；侧向支承压力；大巷围岩变形破坏[中图分类号]TD263．1[文献标识码]B[文章编号]1672-9943(2015)06031-03矿实际情况，对开元煤矿9煤层不同煤柱留设宽0引言度下大巷侧向支承压力分布规律、大巷围岩的塑阳煤集团寿阳开元矿业有限责任公司(以下性破坏区分布规律、大巷围岩变形演化规律进行简称开元公司)位于山西省寿阳县镜内，矿井核定分析研究，从而确定出开元煤矿合理的煤柱留设生产能力为3．0Mt／a，主要可采煤层为3煤、9宽度，对矿井大巷的煤柱留设宽度优化设计起到煤、15煤

3、和l5下煤共4层煤。目前，开元公司主一定的指导作用。要在南部920m水平进行采掘活动，主采3和91工作面概况煤层。主要生产采区为3煤七采区、9煤七采区和9煤八采区。每个采区都有3个掘进工作面，9406工作面在井下北邻9405采空区，南靠双巷掘进，全部为机械化综掘结合炮掘。3煤层采9煤八采区系统大巷，西到八采区设计面，东为二用一次采全高的采煤方法，9煤层采用综合机械水平系统大巷。工作面标高+776+823m，平均走化放顶煤采煤工艺一次采全高。工作面采用全部向长1753m，倾斜长165～149m。本次试验区域垮落法管理顶板。煤层为9煤，平均厚

4、度为3．9m。9406综放面布置开元公司9煤采动支承压力显现强烈，对大如图1所示。断面(高度高、跨度大)巷道的围岩变形影响较大，竺—■■■——————■■■———llI保护因此需要留设相应的保护煤柱n。保护煤柱宽度。■———■■■■—————■■■_／煤桂的留设过大或过小都会带来相应的问题。保护煤9406回风挂柱留设宽度过小，则会造成支承压力过大，巷道变I：作丽94o6作面形严重，进而影响矿井的高效安全生产；保护煤柱留设宽度过大，会造成煤炭大量损失，降低煤炭采9406进风巷出率，资源利用率下降。因此，保护煤柱合理宽度保护煤枉的留设，对于矿

5、井的安全高效、可持续发展有着重八采区猴车巷要作用。图19406工作面布置图目前，开元公司对于工作面巷道间保护煤柱工作面老顶为细粒砂岩，厚度6．7m；直接顶尺寸的确定，仅仅是凭经验值留设28～30m。从目为砂质泥岩、泥岩，厚度4．6m，局部上部为砂质泥前9406工作面开采的生产实践看，工作面开采过岩逐渐转变为泥岩；直接底为砂质泥岩、泥岩，厚程中，邻近工作面尾巷的巷道变形较严重，巷道部度8m，深灰色砂质泥岩，块状、贝壳状断1：3，节理分地段出现了严重冒顶、巷道无法使用的现象，严发育；老底为石灰岩，厚度3．1m。重影响了该巷道将来的正常使用，制

6、约了工作面2力学模型的建立的高产高效。本文利用UDEC数值模拟软件，结合开元煤2．1力学模型的建立2015年12月32何洪彬开元煤矿9煤层大巷煤柱合理宽度数值模拟研究Dec．，2015根据开元公司的生产地质条件，以9406工作式中：、分别是最大和最小主应力；C和‘D面为原型计算模拟9煤大巷的采动变形破坏规分别是材料的粘结力和摩擦角。律与侧向支承压力分布规律。模型示意图如图2岩石三轴力学试验表明，岩石峰值强度和残所示。将煤层划分为0．5m×0．5m(宽×高，以下余强度与围压有关，当外载荷达到岩石的强度极同)的块体，直接顶1．2m×0．6m，

7、底板1．2m×限后，岩石的强度随着围压的大小而产生弱化现0．8m。上边界载荷按3煤采深393m、9煤采深象。433m计算，模型底边界垂直方向固定，左右边界2．3数值计算方案和步骤水平方向固定。影响煤柱稳定性和巷道变形的因素较多，在放顶煤开采条件下，煤层采高较大，再加上煤体本身变质程度等因素的影响，使得煤体单轴抗压强3煤层曼度较低，煤体裂隙比较发育，受二次采动影响，采边界甘o。用煤柱留巷的回采巷道变形量一般比较大。工作边煤柱采宅区大巷煤柱皮带巷猴车巷摆_f=l=＼一i／面开采之后使采场上覆岩体结构发生变化，应力9煤层■■■■■■■■■■■⋯

8、⋯⋯⋯■■一一重新分布并向周围的煤体转移，在煤柱侧形成采100ml2Oml3Qjn．!QQ．g寸空侧向支承压力、两巷中间煤柱宽度合理范围，应轨道咎回风巷一能够保证煤柱不完全破坏失稳，且能使巷道