大倾角大埋深中厚煤层上行开采沿空留巷技术.pdf

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1、38煤矿支护2015年第1期大倾角大埋深中厚煤层上行开采沿空留巷技术李强张兆建[山东能源新汶矿业集团华泰矿业有限公司，山东莱芜271106]摘要在大埋深、大倾角区段上行开采，采用沿空留巷技术保留回采面上平巷，实现单巷布置。通过科学计算，确定了煤柱的宽度，最大限度地降低了生产成本，达到了矿井高产高效目的。关键词大倾角大埋深上行开采沿空留巷部为31511西上巷，北部为31511西下巷。1引言工作面平均走向长度为950m，平均倾斜宽为160m，面积125444m。。该面煤层赋存稳由于煤炭资源缺乏，华泰矿业有限公司定，最大煤厚3．4m。基本顶为浅灰色中砂目前正在开采深部边

2、界的扩大三区十五煤岩；直接顶为深灰色粉砂岩，厚度为6m，f层。该采区位于井田的深部边界。由于采深值为4；直接底为深灰色粉砂岩，f值为3；大(最深超过1000m)、下山围岩条件差，老底为三灰，厚度为2m左右。可采储量按十五煤开采经验下山维护相当困难，尤其300kt。采用走向长壁后退式采煤法，全部是当回采面接近停采线时，下山破坏严重，垮落法管理顶板。采用综合机械化采煤工服务年限内下山大修达7～8次，维护费用艺。MG2X160／710一AWD(1．14kV)型高，更由于掘进力量不足和为了提高资源回电牵引采煤机落煤、装煤，SGZ一630／264收率等因素，尝试区段上行开采

3、，即保留回一W型刮板输送机运煤，ZY34O0／14／32型采面轨道巷(上平巷)，实现单巷布置。掩护型支架支护顶板。循环进度0．6m。该工作面上下巷沿煤层顶板掘进，锚网带支护2采区及工作面概况方式，断面积6．4m。315采区位于北扩大区东部，采区上限3上行开采留巷区段煤柱设计标高一200m、下限标高一1000m，地面标高+221．82m，最大垂深1222m。平均走向在我国长壁分区式开采中，通常采用区长823m，倾斜长1600m，面积约1．28km，段下行式开采，沿空留巷或掘巷通常也是留深部最大倾角38。，十五层煤厚度从0．81～设或掘进下平巷，尤其是缓倾斜以上的煤层

4、3．41m不等，平均厚度1．86m，可采储量更是如此。在沿空留巷和沿空送巷的文献2Mt。采区地质构造复杂。中，几乎没有大倾角留设或沿上平巷掘进的31511西工作面为三采区十五层煤西翼实践或理论。第11个区段。工作面标高为一717．5～一华泰矿业315下山采区具有以下特点：923．48m，工作面东至315运输机下山(二①为两段下山采区，其两段下山下部皆段)，西到31511F付1断层保护煤柱，南布置下部车场和水仓、泵房等；2015年第1期煤矿支护39②平均埋深大于1000m，原岩应力大；R：r±!二]③直接顶板较厚，约6m，且易冒落、⋯LCcoJ破碎；式中，P。一无穷

5、远处载荷；④半煤岩下山维护困难。根据采区上述r一为上巷最大外切圆半径。特点决定采用留设小煤柱上行式开采尝试。根据计算，上巷塑性区半径为3．2m。3．1上巷隔离煤柱稳定性分析结合小煤柱留设，决定留设区段煤柱宽根据A．H．威尔逊于1972年提出了两度为6m。区段煤柱核区(弹性区)为图1中区约束理论，进行如下计算：涂黑部分，其煤柱弹性核区最小宽度(上宽)(1)煤体的极限强度为0．7～1．2m。塑性区为图1中灰色部分。31511西回采工作面上覆岩层的平均容3．2煤柱支承压力估算重7—0．025MN／m。；开采深度H一1000m；根据石永奎在《采场动态结构力学模型粘聚力C_

6、-1～3．5MPa；十五煤的内摩擦角的仿真及其应用》一文中推导出的水平煤层取固定值31。。则煤体的极限强度的计算内应力场(图2所示)的范围计算公式：公式为：／厂—L—c—。———m一i仃，】：—__L+十—__。L7HS0一√上一sIn甲上一sIIl经过计算，煤柱核区可承受81～根据计算，应力场范围为6．02m，可作90MPa的压力。为参考。由于煤层倾角的原因，其老顶岩梁(2)区段煤柱塑性区范围初次来压步距及周期来压步距皆为现场观测上巷煤柱塑性区及核区计算模型如图1真实数据，其内应力场范围出入不大。当采所示，根据Mohr—Coulomb准则，区段煤场推至大约工作面

7、长度L的距离时，破裂柱塑性区范围，煤柱下方塑性区尺寸L。为拱达到最高h—L／2，此时内应力场的支承压力也达到最大之后，随工作面推进，破裂拱高保持不变，因此，内应力场的支承压力也保持恒定。考虑倾角的原因，即垂直层面分力要比合力小。因此，31511西上巷煤柱上的内应力场，只会比上述计算值小。圈l上雹爆柱奠性区及核区计鼻梗型Ll—Mctg(0-a)一Mctg(45。+一a)厶式中，e一煤体的破断角，取38。；a一为煤层倾角，取38。；(p一为煤体的内摩擦角，取31。；M一煤层厚度，取1．8～2．0m。圈2上巷附近的内外压力场根据计算，31511西上巷区段煤柱下部3．3结

8、论塑性区尺