厚煤层大断面煤巷围岩松动圈分布范围及形成过程研究.pdf

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1、总第179期doi：10．3969／j．issn．1005—2798．2014．07．023厚煤层大断面煤巷围岩松动圈分布范围及形成过程研究解鹏(潞安环能股份公司王庄煤矿，山西长治046031)摘要：采用数值模拟软件，对厚煤层大断面煤巷围岩稳定性进行分析研究，得出厚煤层大断面围岩松动圈大致形状。同时，将松动圈形成过程归纳总结为三个阶段并详细分析其形成机理。关键词：数值模拟；厚煤层；大断面；松动圈中图分类号：TD353文献标识码：B文章编号：1005—2798(2014)07—0054—02众所周知，采矿和地下工程都需要在地下开挖

2、，表1岩层厚度及力学参数最终形成一定大小的空间，并保持其稳定性。但是岩层厚度罄譬羞毽垫菩在开挖后，将会破坏围岩原有的三向应力平衡状态。／m／GMPa／Pa：~ya／萎雯琴／一，，引起应力的重新分布和岩体强度的变化，发生变形砂质泥岩53甚至破坏，最终在开挖的空间周围形成一个环状破粉砂岩44．5裂带，即围岩松动圈1]。细砂岩6815358；为了提升煤矿产量和解决通风问题，越来越多粉砂岩3¨4．558铋1¨59泥岩0．52．●62O的矿井采用大断面巷道。数值模拟结果表明：随着●3号煤51．5煤巷断面的增大，巷道围岩应力集中程度明显增加

3、，泥岩0．52．2．4694}．．．2．45．185813两帮移近量和底鼓量也显著增加_3]。衡量巷道稳砂质泥岩2．53O粉砂岩124．5定性的指标因素有很多．并且现有手段很难将其逐石灰岩34．4一准确测量，而松动圈是各因素共同作用的结果。因33333233332575O80253此对大断面煤巷围岩松动圈的研究具有重要的现实2模型的2建2立222l2222意义。目前，有关对大跨度煤巷围岩松动圈的研究尚少。为此，本文以国内某大型煤矿105工作面OO8昌OO姻O0∞OOO罟g0加依据503巷生产地质条件，采用FLAC如数值模503巷

4、围岩地质条件为背景，应用FLAC如数值计算拟软件建立计算模型。模型底部固定，上边界施加方法，研究大断面煤巷围岩塑性区破坏规律及松上覆岩层载荷6．6MPa，侧压系数取1．5。计算模型动圈特征．为确定合理经济的支护方案提供有力总体尺寸为6O．5m×2m×41．5m，巷道周围网格依据。划分较密集，远处网格划分较稀疏，共划分162001生产地质条件个单元，计算初始模型见图1。该矿是一座年产量达500万t的现代化合资煤矿，主要开采煤层为3号煤层，倾角小于8。，属近水石灰岩粉砂岩平煤层，平均厚度在5．0m左右．煤层结构较简单，砂质泥岩有1～

5、3层不稳定夹矸。顶、底板以层状泥岩、砂岩泥岩3号煤为主，煤层层理发育。细砂岩503巷形状为矩形，沿3号煤层底板掘进，埋深图1计算初始模型260m左右，断面尺寸3．5m×5．5m(高×宽)。各模拟模型采用弹塑性材料，运用Mohr—Cou—岩层厚度及力学参数见表1。lomb屈服准则判断岩石是否发生破坏，即：收稿日期：2014-05-29作者简介：解鹏(1984一)，男，山西长治人，助理工程师，从事煤矿生产技术研究及现场管理工作。2014年7月赵玺：煤矿瓦斯抽采的必要性及抽采方法分析第23卷第7期说．这种抽采方法即是在煤层正式开采之前

6、预先将统封闭质量影响抽采效果，且其相对于矿井其他抽其内部的瓦斯抽采出来。所以，这种抽采方法的抽采面来说具有一定的抽采负压影响。采效果比较容易受到煤层性质的影响。也就是说。2．3邻近层瓦斯抽采方法如果煤层透气性较好的话，抽采效果会非常显著：反一般情况下，如果矿井具有较多煤层的话，在开之，则会影响抽采效果。一般情况下，这种方法比较采层的作用下．邻近的上下层会出现变形、膨胀等情适用于属于未卸压煤层或者有岩层的煤层。②边采况，进而产生较多的孔隙，提高煤层透气性。这样煤边抽。这种方法适用于已经进行了卸压，且需要进层内的瓦斯就可以在邻近层之

7、间来回移动，并为其行瓦斯抽采的煤层。由于挖掘因素，在采矿工作面大量聚集提供一定的空间。而为了有效避免或者防不断向前推进或者深入时，工作面前面一定范围之止上下邻近层间瓦斯大量流向开采工作面，则可在内的煤层会出现较多缝隙，随之会提高煤层透气性。开采层内打钻．通向并穿透邻近层，并根据各煤层的这样就可以采用倾斜钻孔技术将透气性较好、裂隙受压情况、透气率和地质条件等因素，科学合理地设较多煤层中的卸压瓦斯抽采出来，抽采效果较理想。定抽采参数、选取抽采技术，将其内部存有的瓦斯全③强化抽采。此方法适用于煤层透气性不理想的情部抽采到地面进行处理。

8、况，主要是运用深孔爆破、水力割缝等煤层强化卸压3结语技术来提高煤层透气性。除此外，为了优化抽采效果，还可将二氧化碳注入煤层，以提高煤层驱动力，煤矿瓦斯抽采是煤矿开采作业中必须解决的一促进瓦斯流动、渗透和置换⋯。每一种抽采方法都个重要问题，这不仅是防治环境污染、开