大傾角煤層區(qū)段煤柱合理尺寸研究.pdf

1、隨著煤炭資源開采技術(shù)的快速提高以及近水平、緩傾斜煤層的大量開采，容易采出的煤炭資源越來越少。同時(shí)，人們發(fā)現(xiàn)以往因開采困難而放棄的煤炭資源往往品種稀缺且品質(zhì)優(yōu)良。其中優(yōu)質(zhì)焦煤和無煙煤等稀缺煤種的賦存量占到了大傾角煤層賦存量的一半以上。為了保證煤炭的持續(xù)供應(yīng)，且不浪費(fèi)寶貴的煤炭資源，大傾角甚至急傾斜等復(fù)雜地質(zhì)條件下的煤層也被劃入了開采范疇。因此研究大傾角煤層的開采支護(hù)技術(shù)極為必要。煤礦支護(hù)的重點(diǎn)主要是保證采場與巷道安全可靠，兩工作面間的區(qū)段

2、煤柱是維持巷道及采場周圍圍巖穩(wěn)定的關(guān)鍵所在。此外，在考慮開采安全的基礎(chǔ)上，還應(yīng)該兼顧提高資源回收率，因此區(qū)段煤柱應(yīng)有一個合理的寬度。除煤柱的寬度以外，煤層賦存的傾角、煤層埋深等因素也影響著煤柱的穩(wěn)定性。在開采大傾角煤層過程中，采場頂板力學(xué)呈不對稱狀態(tài)，這使得大傾角煤層上覆巖層破壞、垮落巖塊的堆砌以及區(qū)段煤柱兩側(cè)的巷道受力破壞狀況與開采緩斜煤層不同。因此，為保證大傾角煤層安全開采，必須根據(jù)大傾角煤層區(qū)段煤柱上覆巖層破壞受力狀況，研究其合理

3、尺寸。
　　本文以潞寧孟家窯煤礦2號大傾角煤層為研究對象，主要研究了2號煤層兩工作面間區(qū)段煤柱留設(shè)理論及技術(shù)，以及隨著煤層賦存深度的增加，煤層傾角變化時(shí)，區(qū)段煤柱的合理寬度。研究內(nèi)容與結(jié)論如下：
　?。?）從區(qū)段煤柱承受載荷的角度出發(fā)，研究大傾角工作面采場壓力的特點(diǎn)，以及頂板初次及周期破斷結(jié)構(gòu)，煤柱受力狀況。從而確定了大傾角采場周圍的應(yīng)力分布狀況、區(qū)段煤柱承受載荷最大的時(shí)期以及大傾角煤柱破壞最嚴(yán)重的位置。
　　（2）結(jié)

4、合極限平衡方程及邊界條件，將區(qū)段煤柱分為塑性區(qū)和彈性區(qū)。引入傾角因素，對區(qū)段煤柱彈塑性區(qū)寬度進(jìn)行了推導(dǎo)，確定了影響區(qū)段煤柱彈塑性區(qū)寬度的因素。考慮采掘影響對煤柱寬度公式進(jìn)行修正。根據(jù)孟家窯2號煤的實(shí)際地質(zhì)條件，求出了兩工作面間的理論區(qū)段煤柱寬度。
　　（3）利用數(shù)值模擬軟件模擬了11202、11204兩工作面間不同寬度條件下的區(qū)段煤柱破壞狀況。引入彈性區(qū)率作為量化煤柱穩(wěn)定性的指標(biāo)，研究隨著煤柱寬度增加，區(qū)段煤柱的受力及破壞狀況，從