区段煤柱合理尺寸数值模拟研究.pdf

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1、总第132期doi：10．3969／j．issn．1005—2798．2010．09．004区段煤柱合理尺寸数值模拟研究石亮，邢桂新，徐腾飞(中国矿业大学，北京100083)摘要：根据陕西秦源煤矿工程地质条件，通过建立FLAC数值模型，模拟分析了不同宽度的区段煤柱围岩破坏特征和垂直应力分布特征，结果表明：在煤柱承载能力范围内，随着煤柱宽度的减小，应力值逐渐增加，当达到承载能力极限时应力降低，煤柱破坏，失去承载能力。最终确定区段煤柱尺寸为13m，为该矿后续煤层开采区段煤柱留设尺寸提供了依据。关键词：区段煤柱；煤柱合理宽度；F

2、LAC数值模拟中图分类号：TD315．3文献标识码：A文章编号：1005—2798(2010)09—0009—03StudyonNumericalSimulationofRationalWidthofSectionCoalPillarSHILiang，XINGGui-xin，XUTeng-fei(ChinaUniversityofMiningandTechnolog，Beijing100083，China)Abstract：BasedontheengineeringgeologicalconditionsofQinYuan

3、Coal—miningCompany，thispaperanalyzedthestressdistribu—tionsandthefailurecharacteristicofthesurroundingrocksofsectioncoalpillarthroughFLACestablishmentminingmode1．Theanal—ysisresultsshowedthatintheactualloadbearingcapacityscopeofcoalpillar，verticalstressincreasesgr

4、aduallywiththereduceofcoalpillarwidthwhenthecoalpillarisinultimatelimitstate，thecoalpillarisdamagedandlosescarryingcapacity．Thedimensionofsectioncoalpillaris13matlast．Thismethodprovidesanimportantbasistothefollowingcoalseamminingindesignofwidthofsee—tioncoalpillar

5、．Keywords：sectioncoalpillar；rationalwidthofcoalpillar；FLAC；numericalsimulation留设煤柱一直是煤矿中传统的护巷方法，传统层倾角平均为15。，工作面倾斜长175Ill，推进长度的留煤柱护巷方法是在上区段运输平巷和下区段回1567in；煤质较软，硬度系数为0．8。在顶煤中含有风平巷之间留设一定宽度的煤柱，使下区段平巷避一定厚度的硬煤夹层，硬度系数为1．2，厚度为开固定支承压力峰值区。而留设煤柱宽度的大小，0．5～1．5m。直接顶为灰色、深灰色砂质泥岩，

6、平均对巷道影响是非常大的。如果留设煤柱过大，巷道厚度为4．131TI；老顶为灰白色含砾粗砂岩，成分主的稳定性增强，但煤柱留设所带来的煤炭损失相当要为石英，高岭土泥质胶结、较坚硬，平均厚度为大。所以在留设煤柱时应该在保证巷道稳定性同3．5m。上部毗邻203采空区，如图1所示。时，使煤柱宽度尽可能的小。所以区段支撑煤柱尺寸的合理留设，对矿井安全和煤炭资源的回收有着重要的意义。1工程概况秦源煤矿204综放工作面位于十520rn水平，该面地表以北为戚家坡新村及矿区工业广场，西南图1工作面布置为宝平公路戚家坡加油站、知青农场、交界村

7、、屈家2计算方法湾四组，东为荒山植被。该面地质构造简单，煤层呈单斜构造。煤层厚度5．0～8．98m，平均7．8m，煤在拉格朗日算法基础上，采用三维有限差分法收稿日期：2010-05-07作者简介：石亮(1983一)，男，山东泰安人，在读硕士研究生，主要从事矿山压力及控制方面的研究。9石亮等：区段煤柱合理尺寸数值模拟研究第19卷第9期模拟，模型采用弹塑性材料，用Mohr—Coulomb屈服大时煤柱上的应力分布呈马鞍形，当工作面向前推准则判断岩体的破坏，即：进时，随着煤柱宽度的减小煤柱的应力逐渐增加，煤1+sin(D柱宽度由2

8、0m减小到12m时，应力峰值由40MPa1。√增加到48．3MPa。说明煤柱宽度大于12m时，其=Or3一t应力值并未达到煤体的强度极限，煤柱处于安全状式中：or。、分别是最大和最小主应力；C，分态。别是粘结力和摩擦角；or．为抗拉强度。当煤柱宽度为10m时，在煤柱中部应力叠加，当=0时，材料发生剪切破