常乐堡煤矿刀柱式开采煤柱稳定性研究.pdf

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1、煤炭工程第４９卷第３期ＣＯＡＬＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＶｏｌ?４９，Ｎｏ?３ｄｏｉ：１０?１１７９９／ｃｅ２０１７０３０２１常乐堡煤矿刀柱式开采煤柱稳定性研究沙猛猛，朱卫兵，徐敬民，杨伟名（中国矿业大学深部煤炭资源开采教育部重点实验室矿业工程学院，江苏徐州２２１１１６）摘要：针对常乐堡煤矿刀柱式开采合理采留比留设的问题，通过理论分析，数值模拟和物理模拟研究该矿刀柱式开采条件下煤柱的稳定性。研究结果表明：常乐堡煤矿现用的“采１０留８”开采方案不能满足煤柱长期稳定性要求，数值模拟宽度８ｍ的煤柱全部进入塑性破坏，物理模拟实验中

2、同样发生了煤柱群失稳现象；常乐堡煤矿刀柱式开采采宽１０?０ｍ时，留宽至少为１０ｍ，在“采１０留１０”的模拟方案下煤柱弹性核区率为５０?０％，大于榆阳地区现场统计的煤柱长期稳定性３１％的弹性核区率，煤柱应力分布呈平缓的马鞍形，可以保持长期稳定。关键词：浅埋煤层；刀柱式采煤法；煤柱群失稳；矿震＋中图分类号：ＴＤ８２２?３文献标识码：Ａ文章编号：１６７１－０９５９（２０１７）０３⁃００７１⁃０５Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｒｅａｍｅｒ－ｐｉｌｌａｒｓｔａｂｉｌｉｔｙｉｎＣｈａｎｇｌｅｂａｏＭｉｎｅＳＨＡＭｅｎｇ－ｍｅｎｇ，ＺＨＵＷｅ

3、ｉ－ｂｉｎｇ，ＸＵＪｉｎｇ－ｍｉｎ，ＹＡＮＧＷｅｉ－ｍｉｎｇ（ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＤｅｅｐＣｏａｌＲｅｓｏｕｒｃｅＭｉｎｉｎｇｏｆＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｉｎｅｓ，ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＭｉｎｉｎｇａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｕｚｈｏｕ２２１１１６，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＢａｓｅｄｏｎＣｈａｎｇｌｅｂａｏｃｏａｌｍｉｎｉｎｇｒｅａｓｏｎａｂｌｅｍｉｎｉｎｇｓｉｚｅｕｎｄｅｒｒｅａｍｅｒ－ｐｉｌｌａｒｃｏａｌｍｉｎｉｎｇ，ｐｉｌｌａｒｓｔａｂｉｌｉｔｙｗａ

4、ｓｓｔｕｄｉｅｄｂｙｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓ，ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｐｈｙｓｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅ“１０ｍｍｉｎｉｎｇ８ｍｒｅｔａｉｎｉｎｇ”ｃｏａｌｍｉｎｉｎｇｃｏｕｌｄｎ＇ｔｇｕａｒａｎｔｅｅｔｈｅｐｅｒｍａｎｅｎｔｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｐｉｌｌａｒ．Ｆｏｒａｌｌｒｅｔａｉｎｅｄｐｉｌｌａｒｓ，ｐｌａｓｔｉｃｆａｉｌｕｒｅｓｈｏｗｓｉｎｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｇｒｏｕｐｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｃｃｕｒｓｉｎｐｈ

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6、ｅｌａｓｔｉｃｃｏｒｅａｒｅａｒａｔｉｏｏｆ３１％ｆｏｒｌｏｎｇ－ｔｅｒｍｐｉｌｌａｒｓｔａｂｉｌｉｔｙ．Ｔｈｅｓｔｒｅｓｓｏｆｃｏａｌｐｉｌｌａｒｗａｓｓａｄｄｌｅ－ｓｈａｐｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ．Ｔｈｅｄｅｓｉｇｎｓｃｈｅｍｅｃａｎｇｕａｒａｎｔｅｅｔｈｅｐｅｒｍａｎｅｎｔｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｐｉｌｌａｒ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｈａｌｌｏｗｃｏａｌｓｅａｍ；ｒｅａｍｅｒ－ｐｉｌｌａｒｃｏａｌｍｉｎｉｎｇ；ｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｐｉｌｌａｒｓ；ｒｏｃｋｂｕｒｓｔ［９］陕北榆阳辖区内浅埋煤层生产矿井受历史原因及开

7、采带开采的理论和工程实践进行了深入研究；朱卫兵和郭条件所限，多为地方及私营小矿，矿井多采用房柱式采煤［１０］维嘉等学者对厚松散层薄基岩条件下条带开采的理论和法［１，２］，开采规模小，工艺简单。近年来，矿井房柱式采空［１１］［１２］实践进行了探索；国外Ｒ?Ｋ?Ｗａｔｔｉｍｅｎａ和ＨｙｄｅｒＺ等区频繁发生矿震，造成地表台阶裂隙，严重破坏矿区的水学者对矿井留设煤柱的稳定性进行了理论分析，但有关刀资源和生态环境。为保证各矿井安全生产，２０１１年以后，柱式开采的研究成果相对较少。榆阳矿区各生产矿井目前矿井采煤方法按要求改为刀柱式

8、开采［３］。［１］对房柱式采煤法已积累了丰富的工程经验，但对于刀柱［４］刀柱式采煤法即单一长壁工作面每推进一定距离，式采煤的认识较少。因此，对刀柱式开采条件下煤柱稳定留下一定宽度的煤柱（刀柱）支撑顶板。该采煤方法控顶效性研究具有非常重要的意义。果好，可避免工作面因悬顶面积大而发生摧垮性冒顶事故，常乐堡煤矿位于榆林市榆阳区，１９８７