双巷布置工作面宽煤柱留巷矿压规律研究.pdf

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1、总第187期doi：10．3969／j．issn．1005—2798．2015．03．015双巷布置工作面宽煤柱留巷矿压规律研究赵双全(潞安集团余吾煤业公司，山西长治046103)摘要：采用数值模拟及现场实测手段对双巷布置工作面宽煤柱留巷矿压规律研究，结果表明，采空区形成后。侧向49m范围内煤层应力均发生不同程度调整，且表现出显著的分区特征。临空宽煤柱内侧15m范围发生塑性破坏，承载能力下降，采空区顶板压力向进风巷侧转移。煤柱帮锚杆滞后工作面150m时，受力变化由增长变为下降；外帮锚杆受力自回采后持续增长，滞后工作面300m后趋于稳定，锚杆受力增长3倍。关键词：双巷布置工作面；宽煤柱；矿压规律

2、；实测中图分类号：TD353文献标识码：B文章编号：1005—2798(2015)03．0039—03回采工作面巷道布置有多种方式，包括单巷、双工作面回采过程中，内圈巷道超前支护段矿压显巷及多巷布置方式。在部分高瓦斯矿井，双巷及多现缓和，巷道表面变形量均在300mm以内。工作面巷布置工作面的外圈巷道需延用至回采结束，甚至后方外圈巷道变形剧烈，以底鼓和煤柱侧帮鼓为主．扩修后为下一工作面继续服务。与沿空留巷及窄煤最大底鼓量可达15001TtITI，煤柱帮鼓约800mm，外帮柱留巷不同。该类留巷与采空区之间煤柱宽度较大，鼓约300m，顶板变形不明显。N2105工作面外圈一般为20—40m。目前，沿空

3、留巷或窄煤柱留巷多巷道在掘进及回采前均未发生显著矿压异常。而在应用在单巷布置工作面，相关研究成果较多_l]。侧向采空区形成一段时间后发生了剧烈变形．这表相对而言，对双巷或多巷布置工作面的宽煤柱留巷明采空区的形成对侧向宽煤柱和留巷的变形受力特矿压规律研究较少_4j。征影响显著，且该影响具有一定的时空规律。为分工作面回采后，受采空区顶板下沉影响，宽煤柱析以上影响机制，分别利用数值模拟和现场实测手变形、受力及弹塑性变化特征与窄煤柱差异较大，相段进行研究。关规律研究对于煤柱宽度优化、留巷支护参数设计及动力灾害防范均具有重要意义。文章采用数值模拟和现场实测相结合的方法，对山西余吾煤业N2105工作面宽煤

4、柱留巷矿压规律进行系统研究，得到了有意的结论。1工作面；慨况余吾煤业N2105工作面为所在采区首采工作图1N2105工作面巷道布置示意面．四周均无采空区，埋深507～597m，工作面宽2采空区侧向宽煤柱及留巷围岩受力演化285m，煤层平均厚度6．31m，直接顶和直接底均为规律泥岩，老顶为细砂岩，老底为粉砂岩。采用综采放顶煤开采，全部垮落式管理顶板。工作面由西向东整采用FLAC如数值模拟研究N2105工作面采空体近似为一单斜构造，平均坡度+5。，北部发育一贯区形成对侧向35m宽煤柱及进风巷两帮应力变化穿工作面倾向的宽缓背斜。如图1所示，工作面采的影响。计算模型中各岩层厚度按照N2105工作用双巷

5、布置，巷间煤柱宽35m，内圈巷道沿底掘进，面钻孔资料得出，巷道宽5m、高4m。采用应变弱外圈巷道沿顶掘进。外圈巷道一直使用至工作面回化模型，材料参数赋值参考实验室测试数据及类似采结束。所有巷道均采用锚网支护顶板及两帮。条件矿井相关结论。图2为自采空区形成开始，同收稿日期：2015-01-04作者简介：一赵双全(1987一)，男，河南周口人，助理工程师，从事煤矿采掘管理工作。39赵双全：双巷布置工作面宽煤柱留巷矿压规律研究第24卷第3期一剖面内侧向煤层垂直应力分布随时问的变化情Ⅱ区煤层垂直应力表现为“长时间快速增长．况。直至稳定”的变化规律。该区段垂直应力增长持续时间大于1000时步，远高于I区

6、煤层垂直应力“增长一下降”时间。该区间范围约距采空区15～35nl。Ⅲ区Ⅱ区I区进风巷胶带巷(采空区)(a)未开挖图3采空区侧向煤层应力变化分区示意25I增长F降基／本稳定20岂}_牟距采⋯。1——十—————十—一蓬鐾10、———————一，、5主二二三二二：三距蓬采空区5；0(b)400时步03006009001200l500计算时步(a)罨I区煤层愠垂直应力变化曲线加m50定_，二二二lI"萋匿21妻；======；：一原岩应力距采空区31II1_。______。_●一距采空区33m————————，——一——(e)800时步030060090012001500计算时步(b)I区煤层垂直

7、应力变化曲线25H1J旅l置‘甘l，‘P稳定＼＼／20巷道外侧5m詈s囊萋型i10嘲5巷道外侧3m(g)1200时步图2同一剖面内侧向煤层垂直应力分布随时间的变化0UjUUbUU9UUlZUUlUU模拟结果表明，采空区形成后，侧向49m范围计算时步内煤层垂直应力发生不同程度调整，且应力变化规(c)Ⅲ区煤层垂直应力变化曲线律表现出显著分区特征，应力集中区逐渐向进风巷图4采空区侧向不同区间煤层垂直应力