数值模拟确定大断面综放沿空掘巷窄煤柱宽度-论文.pdf

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1、ll眶垂圈山西煤炭第34卷第4期2014年4月SHANXICOALVo1．34No4Apr．2014文章编号：1672—5050(2014)04—0038—04DOI：10．3969~．issn．1672—5050．2014．04．012数值模拟确定大断面综放沿空掘巷窄煤柱宽度曹勇鹏L，贺捷(1．太原理工大学矿业工程学院，太原030024；2．山西焦煤西山煤电杜儿坪矿，太原030022；3．山西天地煤机装备有限公司，太原030006)摘要：针对大断面综放沿空掘巷窄煤柱宽度课题，通过数值试验研究不同宽度窄煤柱的变形破坏与受力分布规律，确定了窄煤柱合理宽度，并成功用于工程实践。研究表明：1

2、)煤柱宽度为3m、4m、5m、6IT／、8m和1()m时，未屈服破坏的煤柱宽度分别为01TI、0133、1ITI、26m、4．8in和7m；2)煤柱较小时应力分布近似呈三角形，煤柱稍大后近似呈梯形分布；3)煤柱向巷道内的位移随煤柱宽度的增加而增大，达到一定程度后再由大变小，最后趋于稳定；4)选择自身受力状况好的5ITI煤柱，采取必要的加强支护措施可满足工程需要。研究结果可为类似条件下大断面沿空掘巷窄煤柱宽度的确定提供理论和工程参考。关键词：大断面；综放沿空掘巷；窄煤柱宽度；数值模拟中图分类号：TD353文献标识码：A沿空掘巷是沿上区段采空区边缘留3～15ITI窄简单，整体为单斜构造，东

3、高西低，倾角0。～4。，未煤柱掘巷，将巷道置于侧向支承压力降低区内，容易发现岩浆倾入。工作面开采3号煤层，厚度6．81TI左维护且不需要充填，支护成本低，易推广。窄煤柱的右，抗压强度8．19MPa，完整性较好，属中等强度煤稳定性直接影响巷道整体稳定性l1～1。目前沿空掘巷层。井田北部顶板以泥岩、砂质泥岩为主，中部以粉合理位置及控制技术的研究主要有：王卫军等采砂岩为主，南部以泥岩为主，西南部为砂岩顶板。顶用理论推导合理的窄煤柱宽度表达式，并在现场板裂隙比较发育，局部发育薄层泥岩伪顶。底板为灰进行了T业性试验；刘增辉16]等通过相似模拟试验研黑色泥岩，局部为粉砂岩。究综放煤巷合理煤柱尺寸；

4、张农【等针对迎采动工作1301工作面东邻1308T作面采空区，北为主皮面沿空掘巷采空区边缘不稳定和动压作用强的特点，带巷保护煤柱。运输、回风两条顺槽均沿煤层底板掘提出了预应力组合支护技术；李伟等针对南屯煤矿进。运输顺槽距停采线1685m，回风顺槽距停采线具体条件，提出了深部松软厚煤层沿空巷道锚网索1560m。工作面位置及参数，见图1。耦合支护技术；张开智[9】等通过对相同工作面不同区运输呲页槽(1685m)段煤柱宽度的巷道变形与小煤柱破坏演化规律的现场实测研究，认为小煤柱破坏区域在时间上、空间上3l0工作面呈现不均匀性，表现出不对称马鞍形。而对大断面综回风槽(1560m)放沿空掘巷窄煤

5、柱宽度确定的研究较少。因此本文保护煤柱l’”以某矿1310综放_丁作面大断面回风顺槽沿空掘巷1308~：嘶V，K仓为工程背景，采用数值方法对不同宽度窄煤柱的屈轨道巷服破坏特征、应力分布和位移特征进行分析，确定合图11310工作面位置简图理的窄煤柱宽度，并在现场进行了工业性试验。选择回风顺槽为沿空掘巷的试验条件，断面的1工程概况宽×高=4．5ITI×31TI。为避免采空区残煤自燃、瓦斯溢出通道与巷道联通，考虑煤柱的完整性和巷道支护某矿1310综放工作面煤层赋存稳定，地质构造要求，需要确定窄煤柱宽度，选择数值试验为好。收稿日期：2013—12—23作者简介：曹勇鹏(1983一)，男，J【j

6、西太谷人，1二程硕士研究生，工程师，从事采矿工程技术与管理作。38山西煤炭第34卷第4期垂直应力峰值叠加的结果；梯形分布中部应力较低，2O10，是因为受到的采动和掘进影响较小的结果。／，．-·····．．^l0．＼·10468荨_-2O～—芒-3O／一m—tom一40距煤拄帮距离／m图4不同宽度煤柱内水平位移分布图姐媒l：精m隅／m图3沿煤柱宽度方向垂直应力分布图3)窄煤柱位移分布特征：不同宽度煤柱内水平位移分布和煤柱表面水平位移特征，见图4和图5。从图可以看出，掘巷期间综放沿空掘巷煤柱位移具有以下特征：①煤柱向巷道内的位移随煤柱宽度的增加而增大，达到一定程度后在由大变小，然后趋于图5

7、煤柱表面水平位移特征图稳定。②煤柱表面向巷道内的水平位移特征：未见煤柱整体向采空区移动；4m煤柱向巷道内的位移量最800mm×800mm；采用150mm×150mmX10mm的铁托板，采用西12mm钢筋焊接梁连接，l2号铁丝金大，3m煤柱向巷道内的位移量最小，其它宽度煤柱位移量差别不大。③3m煤柱中部位移急剧变化，没属网；锚索用西17．8mm×8000mm的高弹性低松弛有稳定部分，煤柱达到4In中部位移较小且稳定，随度钢绞线，垂直于顶板向上，间