大采高综放面采动影响下合理区段煤柱宽度研究.pdf

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1、煤矿现代化2014年第5期总第122期大采高综放面采动影响下合理区段煤柱宽度研究张云杰(大同煤矿集团公司通风处，山西大同037000)摘要大采高综放工作面由于生产需要，形成了一类超高煤帮、特大断面的巷道，增加量巷道支护的难度。留设合理宽度的区段煤柱，能够使巷道处于应力降低区内，避开残存支承压力顶峰的影响，有效改善巷道围岩的应力环境，降低支护难度、增强巷道的安全可靠性，还能够一定程度提高资源的回收率。本文以塔山矿8105工作面5105回风巷道区段保护煤柱为例，应用极限平衡理论计算得到合理的煤柱尺寸为34m，采用FLAC5．0数值模拟软件

2、模拟分析了不同护巷煤柱宽度煤柱内的垂直应力分布和巷道变形破坏情况。通过理论分析与数值计算相结合，最终确定留设煤柱宽度为34m。关键词煤柱留设；数值模拟；FLAC5．0；煤柱宽度；塔山矿中图分类号：TD823．5文献标志码：B文章编号：1009—0797(2014)05—0030—03随着我国煤矿开采强度与规模的增加，大采高综厚度0．2～0．3m。顶板为炭质泥岩，高岭质泥岩和粉砂放因其高资源回收率和低含矸率成为特厚煤层开采的岩。底板为高岭质泥岩，碎屑高岭岩和粉砂岩。首选采煤方法l1】。大采高综采工作面的巷道，必须满足该工作面5105回风

3、巷掘进时，相邻的8104工运输、安装、检修、通风、行人等要求，因此形成了一类作面正在回采，将会遇到三种情况：一是在8104工超高煤帮、特大断面的巷道。巷道断面的扩大恶化了围作面未采段先掘5105巷。在这种情况下回风巷要经岩的应力环境，增加了此类巷道支护的难度团。历掘进影响、8104工作面整个回采全过程，还要经历生产过程中，工作面回采在采后掘进的巷道周本工作面回采超前压力影响；二是在8104采煤工作围煤体上形成应力升高区和降低区，改变了未受回面附近，巷道要经历掘进、邻近工作面回采双重叠加采影响的煤体内开掘巷道的原始应力状态，使巷道应力的

4、影响；三是在8104工作面后方采动影响基本在掘进过程中围岩应力的分布、塑性区的大小和周稳定的采空区域掘进巷道。因此，必须留设合理的区边位移产生较大差异。若巷道距采空区保留较宽的段保护煤柱，以保证5105回风巷道支护的有效。煤柱，就能够避开残存支承压力顶峰的影响，减小掘2理论计算确定煤柱宽度进过程中的围岩变形较小。若留设煤柱较窄，巷道处于残存支承压力顶峰之下，则掘进过程中仍会引起在距离煤体边缘的一定宽度内，存在着煤体的围岩的剧烈变形，遭到严重破坏的窄煤柱，还会引起承载能力和支承压力处于极限平衡状态。利用极限围岩变形持续发展l3l。平衡理

5、论，计算煤柱极限平衡区的宽度_41为：因此，留设合理的区段煤柱对于巷道围岩稳定mA发挥着重要作用。合理的煤柱宽度，不仅能够使巷道、x，=hJ}—D(1÷+p)主H+fJ处于应力降低区内，避开残存支承压力顶峰的影响，ltanoJ有效改善巷道围岩的应力环境，减小巷道围岩的变形与破坏，降低支护难度、增强巷道的安全可靠性，式中：x为煤柱极限平衡区的宽度；1TI为高度；H为平还能够一定程度提高资源的回收率。均采深；为煤层的内摩擦角；为岩层的平均容重；A为测压系数；p为采区采出率；D为损伤因子。l地质工程概况为了保证煤柱在回采过程中的稳定，煤柱内

6、要同煤集团塔山煤矿是一座年产千万吨级的矿井。存在一定的核区率，回采过程煤柱两侧均存在极限该矿8105工作面为大采高综放开采工作面，位于井平衡区，因此有：田一盘区中部，东南邻8104工作面，南接1070回风2x<(1一)B巷，连通1070皮带巷、辅运巷，西北邻8106工作面未式中：为煤柱核区率；B为煤柱设计宽度。开掘。工作面倾向长度207m，走向长度2800m。工作因此，可以得到：面主采煤层为3—5号煤层。煤层总厚11．93～16．13m，平均厚15．72m。煤层层位稳定，厚度大，是井田内主要B>InlI可采煤层之一，但其结构复杂。夹石

7、层8～11层，夹矸Itan0『·30·煤矿现代化2014年第5期总第122期较小，约2．5m。率，最终确定合理的区段护巷煤柱宽度为34m。(3)当煤柱宽度增加到30m时，两侧巷道开挖所(2)合理煤柱宽度的确定可以为塔山矿同类条引起的塑性屈服相互独立，煤柱中间存在大范围的件下煤柱宽度的留设提供理论支持和技术参考。合弹性区域，核心稳定范围较煤柱尺寸为20m时大大理的煤柱宽度，有利于巷道围岩的稳定，更能减小煤增加，为15m，对于煤柱两侧巷道的稳定非常有利。炭资源损失，提升资源的回收率。(4)煤柱宽度增加到40m时，两侧巷道开挖所引参考文献：

8、起的塑性屈服相互独立，煤柱中间存在大范围的弹性区域，核心稳定范围为25rn。【1]谢广祥，杨科，刘全明．综放面倾向煤柱支承压力分布规由以上分析可知，当煤柱尺寸大于30m时，两侧律研究【JJ．岩石力学与工程学报，2006，