巷道煤柱合理留设宽度及帮锚杆对煤柱宽度的影响分析.pdf

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1、总第185期doi：10．3969／j．issn．1005—2798．2015．O1．021巷道煤柱合理留设宽度及帮锚杆对煤柱宽度的影响分析史红邈(潞安集团余吾煤业有限责任公司，山西长治046103)摘要：通过对回采巷道煤柱顶部载荷的估算及对煤柱破坏、失稳过程的分析，得出了采区回采巷道两侧煤柱的合理布置宽度：运用理论分析与数值模拟相结合的方法，通过对巷道煤柱在不同帮锚同体厚度影响下其核区宽度的分析，得出了不同帮锚固体厚度对煤柱核区宽度的影响系数。提出了帮锚固体厚度是巷道煤柱宽度优化设计需考虑的一个重要因素。关键词：合理煤柱宽度：帮锚杆

2、：帮锚固体厚度；优化设计中图分类号：TD822．3文献标识码：B文章编号：1005—2798(2015)01—0054—03长壁开采时，一般要在上、下两接替工作面间的度，边缘煤体进入塑性受力状态，集中应力向深部煤运输、回风平巷间留设一定宽度的煤柱，使得下工作体转移，所以煤柱受力计算模型在建立时．可认为较面回风平巷能够避开支承压力峰值区域_1I2j，使得合理的煤柱宽度应处于无弹性核时刻，同时对煤柱巷道煤柱成为了上、下两个工作面能够顺序有效接上部载荷的分布形状进行合理估算，可较科学地得替的重要保证体。出留设相邻工作面间煤柱合理宽度的计算公

3、式。采区内相邻两个工作面间留设的煤柱宽度是否1．1两侧采动影响下煤柱失稳过程分析及计算模合理，将给工作面回采巷道的维护、资源有效利用、型的建立环境保护等问题带来影响E3I4]。目前已有较多种方工作面巷道开挖过程中，煤体原有的自然应力法可给相邻工作面问留设煤柱的宽度设计提供理论状态遭到破坏，巷道开挖后。煤柱煤体受切应力作基础，典型的理论有威尔逊理论、压力拱理论、强度用，煤体所受应力进行重新分布l]。当煤体的屈理论。但这些理论往往因为部分参数现场实际较难服极限大于煤体所受切应力时，煤体将处于弹性状确定，在一定程度上限制了其应用范围。同时在

4、煤态；随着煤柱边缘部分的裂隙发展，煤体产生所谓的柱宽度优化设计方面。就帮锚杆锚固体厚度对煤柱塑性区：随着集中切向应力超过煤体的极限强度时，核区宽度的影响也未考虑。文章采用理论分析及数煤柱的边缘部分过渡到破坏状态。破坏将沿着煤柱学推导，通过对巷道煤柱上部载荷进行估算、煤柱在宽度方向向深度方向发展，直至煤体其应力状态达回采过程中破坏过程进行分析、建立煤柱在整个宽到三向应力平衡为止度方向内无弹性核受力状态的煤柱受力计算模型、假设巷道煤柱受两侧工作面采动的影响，为保运用数学推导的方法得出相邻工作面间煤柱的留设证煤柱内部存在三向应力平衡体，可假

5、设巷道煤柱宽度；煤柱宽度优化设计方面，在巷道煤柱合理留设的最小宽度为煤柱边缘煤体不发生垮落的情况下沿宽度条件下，运用理论分析与数值模拟相结合的方整个煤柱宽度方向上煤体全部处于破碎状态。建立法，通过对不同帮锚固体厚度影响下的巷道煤柱弹此状态下的煤柱受力计算模型，煤柱支撑力分布情性核区宽度的分析，得出帮锚固体作用下煤柱弹性况如图1所示核区宽度增长值与帮锚固体厚度之间的关系1相邻工作面间煤柱宽度的计算方法煤柱相边邻缘T煤作体面因问所煤受柱应受力掘强进度及大二于煤考体动的的极影限响强，图l煤柱支撑应力分布收稿日期：2014-O8-25作者简介

6、：史红邈(1975一)，男，山西武乡人，工程师，从事技术管理工作。54史红邈：巷道煤柱合理留设宽度及帮锚杆对煤柱宽度的影响分析第24卷第1期对煤柱整个宽度方向煤体做如下假设：①整个煤柱破坏前在各个方向均不发生变形及位移；②煤体为均匀各向同性弹性体_9：③煤柱只受锚固体切向约束及上部岩层的竖向应力．在采动期间受回采的影响：④工作面开采对煤柱的影响时问效应忽略不计，即煤柱两侧工作面的采动对煤柱的影响相同；⑤煤柱未破坏前，煤柱沿整个宽度方向全部被压碎。图3计算煤柱荷载示意图2为煤柱力学计算模型。宽度为日的煤柱所受平均应力为：P均=[B(H+

7、)+(H+2)tan(詈一卢)](2)式中：P均为煤柱所受平均应力，kN；为跨落岩层最高点到煤柱距离，m；为垮落岩层最高点到地表距离，m；为上部岩层的平均重度，kN／m；图2煤柱力学计算模型为工作面采空区上部岩层跨落后形成的角度，依沿煤柱宽度对煤柱所受上部应力进行积分，煤据现场取定。柱所承受的应力P极为：1．3相邻工作面间煤柱宽度计算公式P极：=2d：=极B(1)最小煤柱宽度可认为．所留设的煤柱宽度最少应保证煤柱所受载荷小于煤体极限强度，由(1)、极极=(10．778+0．222昔J；(2)两式建立等式：P式中：极为煤体极限抗压强度；

8、Or。为单位立方1000极体煤体临界单轴抗压强度；日为煤柱宽度；日为巷道即：煤柱高度。1．2双侧采动影响下煤柱分布载荷的估算[B(Hl+月．2)+H1(H+2月)tan(}一卢)]运用辅助面积理论确定煤柱所受载荷，此时，