立井揭穿突出煤层安全岩柱最小厚度的确定.pdf

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1、第19卷第2期(总第117期)煤矿开采Vo1．19No．2(SeriesNo．117)2014年4月C0ALMININGTECHN0L0GYApril2014■E西握髓立井揭穿突出煤层安全岩柱最小厚度的确定李耀，陈思，石必明，穆朝民(1．安徽理工大学能源与安全学院，安徽淮南232001；2．淮南矿业(集团)有限责任公司朱集矿，安徽淮南232001)[摘要]针对目前立井揭穿突出煤层安全岩柱厚度仅靠经验确定的情况，从岩石力学角度出发，采用数值模拟计算的方法，对潘三矿深部进风井揭穿11一突出煤层时预留厚度分别为5m，3m，2m，1．5m的岩柱进行研究，研究结果直观形象地展现了立井掘进过程中不同预留

2、岩柱承受的应力分布状态和塑性破坏程度，从而确定了合理的最小预留岩柱厚度，为现场试验提供了理论指导。[关键词]立井；揭穿煤层；安全岩柱；最小厚度；煤与瓦斯突出[中图分类号]TD263．41[文献标识码]A[文章编号]1006—6225(2014)02．0030．03MinimumThicknessofSafetyRock-piBarinDrivingShaftthroughCoa1．seamwithBurstingLiabilityLIYao．CI-IENSi，SHIBi．ming，MUChao．min(1．Energy＆SafetySchool，AnhuiUniversityofMining

3、＆Technology，Huainan232001，China；2．ZhujiColliery，HuainanMiningGroupCo．，Ltd．，Huainan232001，China)Abstract：Atpresent，safetyrock-pillarthicknesswasdecidedbyexperienceindrivingshaftthroughcoal—seamwithburstingliabil—ity．Applyingnumericalsimulationmethod，differentrock—pillarswith5m，3m，2mand1．5mthicknessw

4、ereresearchedfordrivingPanshanshaftthrough11-2coal—seamwithliability．Resultsintuitivelyshowedstressdistributionstateandplasticdegreeofdifferentrock—pillarsindrivingshaftandrationalminimumrock—pillarthicknesswasobtained，whichprovidedtheoreticalguideforpractice．Keywords：Shaft；uncoveringcoal；safetyroc

5、k—pillar；minimumthickness；coalandmethaneburst煤与瓦斯突出(简称突出)是煤矿井下采掘筒净直径8．6m，最大开挖直径10m，井筒净深度过程中发生的一种极其复杂的动力现象。我国是世1004．2m，在垂深一798．05m时穿过11一：煤层。11界上瓦斯突出最严重的国家，部分地区大部分矿井一煤平均煤厚为1．64m，煤层倾角3—5。，煤层都具有突出危险性¨J。立井揭穿突出煤层具有较原始瓦斯压力为1．22MPa，原始瓦斯含量为大的突出危险性，曾多次发生煤与瓦斯突出事故，6．23m／t，为煤与瓦斯突出煤层。对现场作业人员构成极大的威胁。2数值模型的建立随着煤矿开

6、采深度的增加，立井揭穿突出煤层的危险陛日趋增大。工程实践认为立井煤与瓦斯突本文采用comsolmuhiphysics数值模拟软件进出危险区域是应力峰值前方的原始煤体，采掘产生行数值计算，针对实际情况结合研究的重点，本文的应力集中是诱发煤与瓦斯突出的动力，井壁至四使用MohrCoulomb准则模拟煤岩体力学变形及预周应力集中峰值处的无突出危险煤岩体构成的安全留岩柱的破坏计算。区是煤与瓦斯突出发生的阻力。煤与瓦斯突出发生数值模型以该矿深部进风井井筒揭煤工程实际与否与井筒四周安全区的厚度有直接的关系，安全条件为基础，将煤层作为水平层处理，假设开挖的区的厚度决定了煤岩体中储存的弹性变形能和瓦斯动态过

7、程对最终应力分布没有影响。假设层状岩体内能能否得到释放，突出最终能否形成。大量是弹塑性材料，各层为均质连续体。不考虑构造应研究。。已提出许多立井揭穿突出煤层防突措施，力、温度应力的影响。考虑到立井结构特点和计算但对立井揭穿突出煤层安全区的厚度研究较少。精度的要求以及岩体的局部开挖仅对一定的区域有明显的影响J，建立长为100m，高为64m的二维1潘三矿深部进风井概况平面模型，井筒开挖直径为lOm。上边界加载上覆