大采高沿空掘巷小煤柱穩(wěn)定性分析及合理尺寸研究.pdf

1、隨著煤炭產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的合理調(diào)整，大中型煤礦煤炭的產(chǎn)量將繼續(xù)保持增長(zhǎng)的勢(shì)頭，大采高綜采技術(shù)已得到廣泛應(yīng)用，從礦井的開(kāi)拓、巷道布局以及延長(zhǎng)礦井壽命的考慮，時(shí)常要保留一些分布規(guī)則的煤柱，用以支撐上覆巖層，從而來(lái)控制地表不均勻沉降。隨著礦井開(kāi)采深度及采高的增加，煤柱寬度的對(duì)維持采場(chǎng)圍巖穩(wěn)定性重要性越來(lái)越突出，選擇較小的煤柱寬度亦能降低作為永久煤柱的煤炭資源的浪費(fèi)。從上世紀(jì)50年代開(kāi)始，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)展開(kāi)了對(duì)小煤柱護(hù)巷技術(shù)的試驗(yàn)研究。目前，在大采高綜采技

2、術(shù)中煤柱的合理留設(shè)問(wèn)題亟待解決。
　　 護(hù)巷煤柱寬度是礦井的開(kāi)拓及安全生產(chǎn)的重要參數(shù)。穩(wěn)定性較好的煤柱將會(huì)提高礦井巷道的使用效率，降低巷道的維護(hù)成本，提高工作面的礦產(chǎn)回采率，亦將促進(jìn)工作面的正常生產(chǎn)和確保安全管理。傳統(tǒng)煤柱留設(shè)方案認(rèn)為增大煤柱寬度對(duì)回采巷道圍巖穩(wěn)定性有利，但在前人的研究中發(fā)現(xiàn)不以為然，尤其是寬煤柱護(hù)巷直接導(dǎo)致工作面煤炭資源的浪費(fèi)。這一顯著矛盾在大采高綜采工作面更值得關(guān)注。所以，合理兼顧采準(zhǔn)巷道穩(wěn)定性和煤炭資源采出

3、率，研究并鑒定大采高工作面回采巷道護(hù)巷煤柱尺寸的確定方法顯得尤為重要。
　　 在學(xué)習(xí)借鑒前人的研究成果的基礎(chǔ)上，本文以三元王莊煤業(yè)3045大采高工作面沿空掘巷留設(shè)小煤柱為工程背景，首先，從理論上分析了沿空掘巷頂板圍巖結(jié)構(gòu)特性、小煤柱留設(shè)原則及變形破壞規(guī)律，通過(guò)煤柱強(qiáng)度經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式給出了合理煤柱的留設(shè)尺寸;其次，運(yùn)用數(shù)值模擬的方法，研究分析了留設(shè)不同尺寸的煤柱時(shí)相應(yīng)的應(yīng)力分布和圍巖破壞狀態(tài);最后，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)收集數(shù)據(jù)，分析得到掘巷