留小煤柱沿空巷道结构稳定主控因素分析

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1、留小煤柱沿空巷道结构稳定主控因素分析AnalysisonDominantFactorsConcerningStructuralStabilityofGob-sideEntrywithSmallCoalPillarRetained摘要留小煤柱沿空掘巷可有效增加煤炭回收率，同时解决采空区窜矸、漏风、残煤自燃等不利因素，在我国井工煤矿开采中得到广泛应用，本文针对留小煤柱沿空巷道围岩结构稳定性问题，采用理论分析、数值模拟、工业试验相结合的方法，对留小煤柱沿空巷道结构稳定主控因素进行分析，得到如下结论：（1）基于留小煤柱沿空巷道基本顶破断方式和帮部受力特征，针对基本顶在小煤柱外侧、实体煤内侧破断，建

2、立了基本顶与帮部层裂板相结合的沿空巷道整体结构模型，得出了保持巷道围岩整体结构稳定的极限平衡方程。同时定义影响系数反映各主控因素对巷道结构稳定性的影响程度，通过分析计算得出：煤体的完整性程度是影响留小煤柱沿空巷道围岩结构稳定的最大因素，其次为巷道的埋深，煤柱宽度与侧向悬臂长度影响程度基本相同，基本顶在实体煤内侧的破断深度影响最小；（2）采用离散元程序UDEC4.0模拟了基本顶不同破断位置条件下巷道埋深、小煤柱宽度、悬臂长度、基本顶破断深度、煤体完整性程度对巷道围岩稳定性的影响，同时提出反映各主控因素对巷道结构的稳定性影响程度的量化指标“幅度差”，通过监测数据以及主控因素幅度差的计算分析，得

3、到的结果与理论分析结果一致，初步验证了理论分析结果。（3）基于留小煤柱沿空巷道结构稳定主控因素的理论分析和数值模拟结果，采用JAVA语言在Eclipse平台下编写“留小煤柱沿空巷道稳定性分析系统”，该软件可对不同条件下不同主控因素的留小煤柱沿空巷道进行围岩稳定性判定，并给出巷道是否稳定，同时生成可供参考的巷道围岩支护参数。（4）研究结果成功应用于兖州东滩矿1306轨道顺槽（西段）工程实践，应用结果表明遵循以控制小煤柱变形为基本支护原则的高强锚杆强化支护技术可有效控制巷道围岩变形，满足矿井安全生产要求。该论文有图71幅，表18个，参考文献88篇。关键词：小煤柱；沿空掘巷；稳定性；主控因素XV

4、IIAbstractGob-sideentrywithsmallcoalpillarcaneffectivelyincreasethecoalrecoveryrate,andatthesametimecansolvethegoafchannelinggangue,airleakage,residualcoalspontaneouscombustionandotherunfavorablefactors.IthasbeenwidelyusedinthecoalmineundergroundmininginChina.Thispaperaimedatsolvingtheroadwaysurro

5、undingrockstructurestabilityproblemsofgob-sideentrywithsmallcoalpillar.Basedonthemethodoftheoryanalysis,numericalsimulation,industrialtest,itanalysesdominantfactorsconcerningstructuralstabilityofgob-sideentrywithsmallcoalpillarretained,andgetsthefollowingconclusion.(1)Basedonthebasicroofbreakingwa

6、ysandcoalsideforcecharacteristicsofgob-sideentrywithsmallcoalpillarretained,itestablishedtheoverallroadwaystructuremodelofgob-sideentryalongwiththebasicroofandcoalsidelayercrackplatecombinationaccordingtothebasicroofbreakinginthesmallcoalpillarlateralandsolidcoalmedial,andgotthelimitequilibriumequ

7、ationofsurroundingrockkeepstablestructure.Atthesametime,itdefinedtheinfluencecoefficienttoreflecttheinfluencedegreeofthemaincontrollingfactorsontheroadwaystructurestability.Wecangettheconclusionthroughtheanalysis