大倾角煤层沿空掘巷窄煤柱合理宽度数值模拟研究-论文.pdf

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1、2014年第9期五撼蕉钭救21大倾角煤层沿空掘巷窄煤柱合理宽度数值模拟研究薛念文，杨军亭，彭小亚(禹州市永锦能源富山煤业有限公司，河南禹州461670)摘要采用离散元数值模拟方法研究了大倾角煤层采动应力演化规律，并依此提出了考虑侧向支承压力峰值点位置的窄煤柱尺寸选取方法。结果表明：煤层倾角大时，工作面下部垂直应力大于上部，但工作面下部垂直应力集中程度小于上部：布置窄煤柱时，煤柱宽度应小于侧向支承压力峰值点到煤壁的距离，即将侧向支承压力峰值点位于下侧工作面煤体内：选取2105l工作面与21071工作面之间窄煤柱尺寸3-5m，指导了矿

2、井采面设计。关键词大倾角窄煤柱数值模拟中图分类号TD823．5文献标识码Bdoi：10．3969／j．issn．1005—2801．2014．09．10NumericalsimulationstudyonreasonablewidthofnarrowgoalpillarforroadwaydrivenalonggobinlargeinclinationanglecoalXueNian-wen，YangJun-ting，PengXiao-yai(FushanCoalMiningCorporationltd，HenanYuzhou46

3、1070)Abstract：Thediscreteelementnumericalsimulationmethodwasappliedtostudytheevolvementlawofmining—inducedstressinlargeinclinedanglecoal，andaselectionmethodwasproposedthatselectwidthofnarrowgoalpillarbyreferencethepositionofthepeakpointoflateralmining—inducedstress(MI

4、S)．Theresultsshowthat：whencoalseamdipangleisgrowing，theverticalstressofLowerpartworkingfaceismorethanupperpart，butthe~cturofMISofLowerpartislessthanupperpart．Thereasonablewidthofnarrowgoalpillarshouldbethatthewidthislessthanthedistancebetweenthepositionofthepeakpointo

5、fMISandthecoalwal1．Inotherwords．thepositionofthepeakpointofMISisinthecoalofthenextworkingface．Accordingtothesimulationresults，thewidthofnarowgoalpillarbetween21051and21071wasselected3-5m．Keywords：largeinclinationnarrowgoalpillarnumericalsimulation禹州市富山煤业有限公司(简称富山煤矿)位于

6、禹州市鸠山镇境内。矿井开采二煤层，煤层平1工程地质条件均为3．74m，平均倾角为31。。矿井井田地质构造复杂，断层发育，特别是矿井西区地质构造尤为复21051工作面位于一150m水平、11采区右翼，杂，并受底板寒武系上统凤山组白云质灰岩岩溶裂上部为11031工作面采空区，下部为21071准备工隙承压含水层、太原组下段灰岩岩溶裂隙承压含水作面。工作面走向长度576m，倾斜长度80m。工层、太原组上段灰岩岩溶裂隙承压含水层的威胁，作面煤层厚度最小1．5m，最大4．78m，平均厚度矿井西区底板涌水量大，造成西区回采十分困难。2．8m。工

7、作面煤层倾角35--42。，平均38。。工作目前矿井只能在东区布置工作面，矿井煤炭可采储面采用走向长壁伪俯斜后退式采煤法，顶板控制采量大幅下降。为提高矿井资料回采效率，结合矿井用全部垮落法。图1为21051工作面巷道布置图。生产实际，矿井决定采取沿空掘巷布置窄煤柱的技术手段，减少区段煤柱的留设宽度，提高煤炭回采收稿日期2014—06—07作者简介薛念文(1986一)，男，吉林桦甸人，助G．-x．程师，毕业于湖南科技大学采矿工程专业，现就职于河南省禹州市富山图121051工作面巷道布置图煤业有限公司。22互娃蒺斜披2014年第9期表

8、1岩层物理力学性质2急倾斜工作面采动应力演化规律岩层弹模泊松比抗拉强度材料法向刚度材料切向刚度名称E(GPa)U(MPa)(1Pa·m-)(1Pa·rfl-)煤层倾角大时，采空区垮落的矸石将自动从上粉砂岩21．2O．181-3l6．O12．O部向下