条带开采区与全采区隔离煤柱稳定性研究.pdf

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1、第1期矿山测量NO．12011年2月MlNESURVEYINGFeb．2011doi：10．3969／j．issn．1001—358X．2011．01．027条带开采区与全采区隔离煤柱稳定性研究刘责(天地科技股份有限公司开采设计事业部，北京100013)摘要：根据Wilson煤柱栽荷理论，推导出了条采区与全采区隔离煤柱所承受实际裁荷的计算公式。根据煤柱稳定性评价原则，通过实例分析，得出在进行条带开采设计时，不仅要进行留设条带煤柱的稳定性校核，还要对条采区与全采区隔离煤柱进行稳定性评价，不能错误地把条带煤柱宽度作为隔离煤柱宽度进行设计，以保证隔离煤柱的长期稳定性

2、。关键词：煤柱载荷理论；隔离煤柱；计算公式；煤柱稳定性中图分类号：TD823．83文献标识码：B文章编号：1001～358X(2011)0l一0076—03条带开采是解决建(构)筑物下压煤的一个有效分上覆岩层的重量。在计算采空区分担的载荷时，途径，应用也较为广泛⋯，留设的条带煤柱起着支撑Wilson采用一r金(King，1970)一致的结论，采空区上覆岩层、隔离上覆岩层破坏相互贯通的作用，故煤承担的载荷量与采空区内各点顶板闭合量有关，即柱稳定与否是条带开采成败的关键一。而在进行采空区垂直应力和距煤壁的距离成正比，当该距离条带开采设计时，往往忽略了条采区与全采区

3、隔离达到0．3H(H为采深)时．采空区垂直应力恢复到原煤柱稳定性的评价，或者错误的认为隔离煤柱留设始载荷TH宽度等同于留设的条带煤柱宽度。在相同的地质条根据Wilson理论得出煤柱承受载荷的计算公件下，隔离煤柱承受的实际载荷大于条带煤柱承受式，分两种情况进行叙述。的实际载荷，而当隔离煤柱取条带煤柱宽度，并当其(1)煤柱两侧采空区宽度小于0．6H时：取值在容许范围内偏小时，容易造成隔离煤柱不能条带开采时，为保证地面不出现波浪形下沉盆满足稳定性要求，导致其首先失稳，其所承受的载荷地，通常取采宽b≤H／30．3H，同时，要求煤柱存在将转由相邻条带煤柱承担，当其相邻煤

4、柱难以承担核区。此种情况下煤柱实际承受的实际载荷P为：附加载荷时，这些煤柱亦将破坏，这一过程将迅速扩yHb一b]：(。+b)yn一展到整个条采区煤柱，造成多米诺骨牌效应，致使条带开采失败，造成重大损失。．(1)本文将通过煤柱载荷理论对条采区与全采区隔式中：n为留设煤柱宽度，m；y为岩石容重，离煤柱稳定性进行研究。kN／m。(2)煤柱两侧采空区宽度大于0．6H时：1煤柱载荷理论及计算公式此种情况下，煤柱实际承受的载荷P为：正确计算煤柱承受的载荷，是煤柱设计的关键P=TH(口+0．3H)(2)步骤之一。对于如何计算煤柱所承受的载荷，国内2条采区与全采区隔离煤柱承受

5、实际载荷的计算外相继提出了一些假设和理论，包括压力拱理论、有公式效区域理论和Wilson理论。Wilson两区约束理论建立在煤柱三向强度特性由上述可知，煤柱丽侧采空区宽度不同，其所承的基础上，克服了其它方法的缺陷，因而更加有用和受载荷的计算公式也不同。条带开采时，条采区与可靠，得到较广泛应用，故本文将根据Wilson理论对全采区隔离煤柱两侧，一边是条带开采采空区，一边煤柱承受的载荷进行分析计算。为全部开采的采空区，则隔离煤柱承受的载荷为本Wilson(1970年)认为上覆岩层的重量并非完全文第2节两种情况的结合，其承受载荷示意图见图由煤柱承担，冒落在采空区的岩

6、石同样也承担一部1。76第1期刘贵：条带开采区与全采区膊商慷拉稳定修研究2011年2月由荷薮在计算隔离煤柱实际承受的载荷P，时，按图1定性，即：’所示情计算’z=(1b由i形相似可知：=每>1．5(6)一)7日(3)3．2实析此种情况下煤柱实际承受的载荷P，数值上等江苏徐州某矿，西一采区设计准备四个工作面于阴影部分的面积，即：(编号分别为7161、7162、7163和7164工作面)进行(口+b+o．15)=一(4)回采，而采区上方有两村庄，通过分析研究，在划定村庄保护煤柱后，决定在村庄保护煤柱外。煤层全部3采条区与全采区隔离煤柱稳定性评价回采，村庄保护煤柱内

7、采取条带开采方法进行部分回采。煤层采厚5．2m，各工作面平均采深分别为3．1评价原则314m、394m、474m和534m，经优化分析后，推荐煤柱稳定性评价通常用煤柱安全系数K=P／P各工作面内条带开采区域采留宽及与全采区间的隔(P为煤柱的极限载荷)进行计算分析，根据Wilson离煤柱宽度，见表l，并对条带煤柱和隔离煤柱进行理论，煤柱的极限载荷P可用下式进行计算(m为稳定性校核。另外，为了对比错误地把条带留设煤采厚)：柱宽度作为条采区与全采区隔离煤柱宽度的设计，尸，：4yH(口一0．00492m)(5)表1还给出了在用条带煤柱宽度作为隔离煤柱宽度采用全部跨落法

8、管理顶板，按三向受力状态计情况下的安全