亭南礦大采高工作面區(qū)段煤柱尺寸優(yōu)化研究.pdf

1、區(qū)段煤柱合理寬度的確定是保證大采高工作面安全開采的關鍵。本文以亭南煤礦二盤區(qū)大采高工作面及區(qū)段煤柱為研究背景，綜合應用現(xiàn)場觀測、理論分析、數(shù)值模擬及相似材料模擬等方法對二盤區(qū)區(qū)段煤柱進行了系統(tǒng)的研究，主要研究內容如下：
　　首先，在分析礦區(qū)基本地質條件的基礎上，應用現(xiàn)場應力觀測的方法對該礦二盤區(qū)目前所留設的30m區(qū)段煤柱的破壞規(guī)律進行了研究，研究表明，當煤柱一側位于采空區(qū)時，靠近采空區(qū)側煤柱邊緣的破壞區(qū)域寬度約為3m，上位巖層低應

2、力區(qū)域寬度約為18m，當煤柱兩側均位于采空區(qū)內時，煤柱中部至少存在寬度為15m的穩(wěn)定區(qū)域；巷道監(jiān)測結果表明目前所留設的30m區(qū)段煤柱尺寸偏大，可通過優(yōu)化減小區(qū)段煤柱尺寸；通過對現(xiàn)場觀測數(shù)據分析，確定了區(qū)段煤柱尺寸的優(yōu)化范圍為5.2~13m。其次，從提高煤炭采出率、巷道支護及水體下安全開采的角度分析論證了窄煤柱沿空掘巷的合理性；在分析窄煤柱沿空掘巷原理的基礎上，應用極限平衡理論分析計算得出區(qū)段煤柱的極限寬度為6.12m。在上述研究的基礎上

3、，應用數(shù)值模擬的方法模擬分析了采空區(qū)側向支撐應力分布規(guī)律，沿空掘巷后及二次采動期間寬度為4m、5m、6m、7m、8m、9m、10m、11m、12m時煤柱的應力演化規(guī)律、彈塑性區(qū)域變化規(guī)律和巷道變形規(guī)律，確定了區(qū)段煤柱的優(yōu)化尺寸為10m。最后，應用物理相似模擬實驗，從覆巖移動破壞演化規(guī)律與煤柱承壓分布規(guī)律的相關性等方面驗證了采用10m寬區(qū)段煤柱的合理性、可靠性。
　　本文研究成果為亭南煤礦二盤區(qū)區(qū)段煤柱合理尺寸的確定提供了理論基礎，