倾斜煤层下行开采沿空掘巷煤柱尺寸研究.pdf

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1、煤炭工程第４８卷第１１期ＣＯＡＬＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＶｏｌ?４８，Ｎｏ?１１ｄｏｉ：１０?１１７９９／ｃｅ２０１６１１００４倾斜煤层下行开采沿空掘巷煤柱尺寸研究１１，２１，２１１成世兴，华心祝，陈登红，杨朋，王晓虎（１?安徽理工大学能源与安全学院，安徽淮南２３２００１；２?煤矿安全高效开采省部共建教育部重点实验室，安徽淮南２３２００１）摘要：针对倾斜煤层下行开采沿空掘巷煤柱尺寸选择问题，文章以任楼煤矿７５９风巷为２背景，运用数值模拟的方法模拟了煤柱尺寸从３ｍ到１０ｍ时巷道围岩的应力场、位移场。研究结果表明：５ｍ煤柱宽度垂直应力及其峰值已变得稳定，煤柱中存在一定

2、宽度的弹性核，能承受回采引起的支承压力对巷道影响。此时，沿空帮水平方向位移量及其峰值急剧减小，煤柱中部水平方向位移量变化较慢，煤柱的稳定性好。最终，确定合理的煤柱尺寸为５ｍ。然后，用理论分析的方法计算了煤柱尺寸，两种方法确定煤柱尺寸结果相差不大。将研究成果用于现场实践，巷道围岩变形得到了有效控制，巷道维护效果良好。关键词：下行开采；倒梯形断面；沿空掘巷；小煤柱；数值模拟中图分类号：ＴＤ３２２文献标识码：Ａ文章编号：１６７１－０９５９（２０１６）１１⁃００１１⁃０４Ｓｔｕｄｙｏｎｃｏａｌｐｉｌｌａｒｓｉｚｅｆｏｒｇｏｂ－ｓｉｄｅｅｎｔｒｙｄｒｉｖｉｎｇｉｎｉｎｃｌ

3、ｉｎｅｄｃｏａｌｓｅａｍｄｏｗｎｗａｒｄｍｉｎｉｎｇ１１，２１，２１１ＣＨＥＮＧＳｈｉ－ｘｉｎｇ，ＨＵＡＸｉｎ－ｚｈｕ，ＣＨＥＮＤｅｎｇ－ｈｏｎｇ，ＹＡＮＧＰｅｎｇ，ＷＡＮＧＸｉａｏ－ｈｕ（１?ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｉｎｉｎｇａｎｄＳａｆｅｔｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＡｎｈｕｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈｕａｉｎａｎ２３２００１，Ｃｈｉｎａ；２?ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＣｏａｌＭｉｎｅＳａｆｅｔｙａｎｄＨｉｇｈＥｆｆｉｃｉｅｎｃｙＭｉｎｉｎｇ，Ｈｕａｉｎａｎ２３２００１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｉｍｉｎｇａｔｔｈ

4、ｅｃｏａｌｐｉｌｌａｒｓｉｚｅｓｅｌｅｃｔｉｏｎｉｎｇｏｂ－ｓｉｄｅｅｎｔｒｙｄｒｉｖｉｎｇｄｏｗｎｗａｒｄｍｉｎｉｎｇｉｎｉｎｃｌｉｎｅｄｃｏａｌｓｅａｍ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｔａｋｅｓｔｈｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｂａｃｋｇｒｏｕｎｄｏｆ７５９ａｉｒｗａｙｉｎＲｅｎｌｏｕＣｏａｌＭｉｎｅ，ａｎｄｕｓｅｓｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｔｏｓｉｍｕｌａｔｅｔｈｅ２ｒｏａｄｗａｙｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇｒｏｃｋｓｔｒｅｓｓｆｉｅｌｄａｎｄｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｆｉｅｌｄｗｉｔｈｓｉｚｅｏｆｃｏａｌｐｉｌｌａｒｆｒｏｍ３ｍｔｏ１０ｍ．Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｒｅｓ

5、ｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔ：ｖｅｒｔｉｃａｌｆｏｒｃｅａｎｄｐｅａｋｂｅｃｏｍｅｓｔａｂｌｅｗｉｔｈ５ｍｃｏａｌｐｉｌｌａｒ，ｉｎｗｈｉｃｈａｃｅｒｔａｉｎｓｉｚｅｏｆｅｌａｓｔｉｃｃｏｒｅｅｘｉｓｔｓ，ｔｏｐｒｏｖｉｄｅｅｎｄｕｒａｎｃｅａｇａｉｎｓｔｍｉｎｉｎｇ－ｉｎｄｕｃｅｄａｂｕｔｍｅｎｔｐｒｅｓｓｕｒｅ．Ａｔｔｈｉｓｐｏｉｎｔ，ｔｈｅｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｐｅａｋｖａｌｕｅｏｆｔｈｅｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅｃｏａｌｐｉｌｌａｒｉｓｄｅｃｒｅａｓｅｄ，ａｎｄｔｈｅｄ

6、ｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅｍｉｄｄｌｅｌｅｖｅｌｏｆｔｈｅｃｏａｌｐｉｌｌａｒｉｓｓｌｏｗｅｒ．Ｔｈｅｆｉｎａｌｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｏｆｒｅａｓｏｎａｂｌｅｃｏａｌｐｉｌｌａｒｓｉｚｅｉｓ５ｍ．Ｔｈｅｎ，ｔｈｅｓｉｚｅｏｆｃｏａｌｐｉｌｌａｒｉｓｃａｌｃｕｌａｔｅｄｂｙｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｅｔｗｏｍｅｔｈｏｄｓｈａｖｅｎｏｏｂｖｉｏｕｓｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ．Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｒｅｓｕｌｔｓｈａｖｅｂｅｅｎｕｓｅｄｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄ，ｒｅｃｅｉｖｉｎｇｆａｖｏｒａｂｌｅｅｆｆｅｃｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ

7、：ｄｏｗｎｗａｒｄｍｉｎｉｎｇ；ｔｒａｐｅｚｏｉｄａｌｃｒｏｓｓｓｅｃｔｉｏｎ；ｇｏｂ－ｓｉｄｅｅｎｔｒｙｄｒｉｖｉｎｇ；ｓｍａｌｌｃｏａｌｐｉｌｌａｒ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ［２］随着巷道支护技术的发展，小煤柱沿空掘巷在煤矿中等研究得出开挖巷道最佳时间和煤柱宽度的选择是沿空被广泛采用。小煤柱沿空掘巷减小了煤柱宽度，提高了煤［３］掘巷在掘进和回采期间控制围岩稳定的关键；周钢等运炭回收率，减少了煤炭损失。合理的煤柱宽度使回采巷道用数值模拟的方法得出煤柱宽度增加，中间弹性核也在增处于低应力区，有利于巷道维护。而且小煤柱能起到挡矸、［４］加；侯朝炯等建

8、立了综放沿空掘巷与上覆岩